把已知拿出來(taking out what is known)
一旦你對一團資訊 G 取條件,凡是 G 已經決定的東西,從那個條件的視角看,就不再是隨機的——它是一個已知的常數。而常數可以直接滑出平均之外。所以若 Z 是你能從 G 讀出的東西,則 E[Z X given G] = Z 乘以 E[X given G]:因子 Z 既然已知,就像數字會從普通期望中提出來那樣,從條件期望中提出來。
精確地說:若 Z 是 G-可測的(且乘積可積),則 E[ Z X given G ] = Z E[X given G]。直覺是取條件把 Z 的值固定了,所以在條件平均之內,Z 不是一個待平均的隨機物,而是一個可以提到前面的固定乘數。一個常用的特例是單獨的 Z:只要 Z 是 G-可測的,E[ Z given G ] = Z——一旦你取的條件足以知道 Z,對 Z 的最佳估計就是 Z 本身,毫無不確定性殘留。這是「常數的期望就是該常數」的條件版本。
這條規則在鞅理論中不可或缺:當你為一個過程計算 E[ X_{n+1} given F_n ] 時,到時刻 n 為止已被觀測的一切(F_n-可測的過去)都被當成常數提出來,只剩下真正新增的隨機性需要平均。要尊重的唯一陷阱:Z 必須相對於你正在取條件的那同一個 σ-代數可測。若 Z 依賴 G 之外的資訊,它從 G 的視角看仍是隨機的,你便不可以把它提出來——這樣做是條件運算中最常見的錯誤之一。
令 Y 已知、X 為任意。則 E[ Y^2 X given Y ] = Y^2 E[X given Y],因為 Y^2 是 Y 的函數,一旦給定 Y 就固定了。若另外 X 與 Y 獨立,這就變成 Y^2 E[X],把「提出已知」與獨立規則結合起來。
一個 G-可測的因子在 E[ · given G] 內表現得像一個常數。
唯有當 Z 相對於你所取條件的那個 σ-代數可測時,才能把 Z 提出來。依賴 G 之外資訊的因子仍是隨機的,絕不可提出。