隨機變數三角陣列(triangular array of random variables)
獨立同分布中央極限定理之外的多數極限定理,最乾淨的陳述不是針對單一序列,而是針對列隨 n 變化的陣列。三角陣列是恰當的記帳裝置:對每個 n 你有一列嶄新的被加項,長度與分布可不同,並把第 n 列求和。它是林德伯格—費勒定理與一般中央極限問題的天然家園。
三角陣列是雙重索引的集合 {X_{n,k} : 1 <= k <= r_n},n = 1, 2, ...,其中每一列 n 內的變數獨立(不同 n 的列彼此可毫無關係)。研究對象是列和 S_n = sum_{k=1}^{r_n} X_{n,k}。使此框架強大的關鍵特徵是 X_{n,k} 的分布可依賴於 n:隨 n 增長,每個個別被加項可變得更小(變異數縮小)而項數增長,使列和有非平凡極限。這捕捉了固定序列無法捕捉的情境,例如標準化和(X_{n,k} = X_k/(sigma sqrt(n))),其中陣列元素本身被重新縮放。一個標準的正則性要求是一致漸近可忽略:對每個 epsilon,max_k P(|X_{n,k}| > epsilon) -> 0,意指一列中無單項是宏觀的。
三角陣列之所以重要,在於最深刻的古典極限理論棲身於此:在一致漸近可忽略下,列和的唯一可能極限是無窮可分律(含高斯與穩定律),而精確的收斂條件是林德伯格/李雅普諾夫的陣列版本,或陣列伴隨的李維測度與高斯部分之收斂。誠實的警語:可忽略性假設正是把極限限制在無窮可分類的東西——沒有它,幾乎任何極限都可能出現。且收斂取決於整個陣列,而非任何固定列的極限;你必須在 r_n 增長且元素分布變化的同時控制其聯合行為。
卜瓦松極限是三角陣列的結果:令 X_{n,k} 為獨立的 Bernoulli(lambda/n),k=1,...,n。每項可忽略(P(X_{n,k}=1)=lambda/n -> 0),列和計數成功次數,且 S_n = sum_k X_{n,k} 依分布收斂到 Poisson(lambda)——一個非高斯的無窮可分極限,正因陣列元素隨 n 增長而縮小才得到。
三角陣列讓每個被加項隨 n 縮小;在可忽略性下極限恰是無窮可分律。
一致漸近可忽略性(一列中無單項是宏觀的)正是把可能極限限制在無窮可分類的條件;放棄它則幾乎任何極限律都可能出現。