特徵函數、穩定律與精細極限定理

正則變化尾(regularly varying tails)

高斯世界與穩定/重尾世界之間的微妙界線,由分布尾部衰減的速率劃定。正則變化是冪律尾的精確漸近語言。它正是把一個分布置於非高斯穩定律吸引域的確切條件,也是極值理論的骨幹。

(0, infinity) 上的正函數 L 稱為緩變(slowly varying),若對每個固定 c > 0 有 L(cx)/L(x) -> 1 當 x -> infinity(例子:常數、log x、log log x——任何比任何冪都慢地增長或衰減者)。函數 f 以指數 rho 正則變化,若 f(x) = x^rho L(x),L 緩變;等價地 f(cx)/f(x) -> c^rho。分布有指數 -alpha(alpha > 0)的正則變化(右)尾,若其尾 P(X > x) = x^(-alpha) L(x),L 緩變。單一數字 alpha 是尾指數;它控制哪些動差存在:p < alpha 時 E[X^p] < infinity,p > alpha 時為 infinity(邊界 p = alpha 取決於 L)。卡拉馬塔定理使之嚴格,讓你能漸近地積分與微分正則變化函數,並把尾積分與尾部本身相連。

正則變化尾之所以重要,在於它是 alpha-穩定律(alpha < 2)吸引域的確切歸屬準則:求和這類變數並除以 n^(1/alpha) 得到穩定極限。它也主宰極值行為(弗雷歇域)、保險中的大額理賠,以及風險中薄尾與肥尾之別。誠實的警語:正則變化純粹是漸近(大 x)陳述,對分布的主體一無所述,故兩個分布可在主體吻合卻在吸引類別上全然不同。緩變因子 L 在邊界確實重要(它決定確切的標準化序列及邊界動差是否有限),且「重尾」比「正則變化」更廣——對數常態與韋伯型尾雖重卻非正則變化,它們落在高斯(或岡貝爾)域而非穩定域。

帕雷托律對 x >= 1 有 P(X > x) = x^(-alpha),恰有指數 -alpha 的正則變化尾,L 等於 1。自由度 nu 的學生 t 分布尾為 P(|X| > x) ~ const x^(-nu),故以指數 -nu 正則變化,當 nu < 2 時落在 alpha=nu 穩定律的吸引域。

尾指數 -alpha 固定哪些動差存在(p<alpha)及 alpha-穩定的吸引類別。

正則變化僅是漸近尾部陳述,且嚴格窄於「重尾」:對數常態/韋伯尾雖重卻非正則變化,落在高斯/岡貝爾域而非穩定域。

又称
regular variationpower-law tails正則變化