4.3. INDIPENDENZA TRA VARIABILI ALEATORIE 42Gli eventi {X = x} sono disgiunti per definizione di funzione, quindiper l’indipendenza degli X iP (X 1 ∈ A 1 , . . . , X n ∈ A n ) ====∑P (X = x)x 1 ∈A 1 ,...,x n∈A n∑n∏x 1 ∈A 1 ,...,x n∈A n i=1n∏i=1∑P (X i = x i )P (X i = x i )x 1 ∈A 1 ,...,x n∈A nn∏P (X i ∈ A i )i=1(II) segue da (I) con{xi se i ∈ JA i =se i /∈ JS XiessendoP (X i = x i se i ∈ J) = P (X i = x i se i ∈ J e X j ∈ S Xj se j /∈ J)= ∏ i∈JP (X i = x i ) ∏ j /∈JP (X j ∈ S Xj )= ∏ i∈JP (X i = x i )(III) segue da (II) prendendo X i = I Ai .□Quindi la richiesta di fattorizzazione delle probabilità per tutti i valoridel codominio delle variabili aleatorie include già la fattorizzazionedelle stesse espressioni per sottinsiemi di funzioni.Vediamo ora che funzioni di variabili aleatorie indipendenti sonoancora indipendenti, nel senso cheTeorema 8. Date variabili aleatorie indipendenti X 1 , . . . , X n definitesu uno spazio di probabilità (S, P ) e due funzioni φ : C → R eψ : D → R tali che S X1 ×S X2 ×· · ·×S Xk ⊆ C e S Xk+1 ×· · ·×S Xn ⊆ D siha che T = φ(X 1 , . . . , X k ) e Z = ψ(X k+1 , . . . , X n ) sono indipendenti.
4.3. INDIPENDENZA TRA VARIABILI ALEATORIE 43Dimostrazione. poiché gli eventi nell’unione che segue sono, comeal solito, disgiunti, ed essendo le variabili aleatorie indipendenti si ha:P (T = t, Z = z)= P (s : φ(X 1 (s), . . . , X k (s)) = t,ψ(X k+1 (s), . . . , X n (s)) = z)= P ( ∪ {s : (X 1 (s), . . . , X n (s)) = x}x=(x 1 ,...,x n):φ(x 1 ,...,x k )=t,ψ(x k+1 ,...,x n)=z∑=P ((X 1 , . . . , X n ) = x)=x=(x 1 ,...,x n):φ(x 1 ,...,x k )=t,ψ(x k+1 ,...,x n)=z∑x=(x 1 ,...,x n):φ(x 1 ,...,x k )=t,ψ(x k+1 ,...,x n)=z= ∑(x 1 ,...,x k ):φ(x 1 ,...,x k )=t= ∑x=(x 1 ,...,x k ):φ(x 1 ,...,x k )=t×n∏P (X i = x i )i=1k∏P (X i = x i )i=1P ((X 1 , . . . , X k ) = x)∑x ′ =(x k+1 ,...,x n):ψ(x k+1 ,...,x n)=z= P (T = t)P (Z = z).∑(x k+1 ,...,x n):ψ(x k+1 ,...,x n)=zn∏i=k+1P ((X k+1 , . . . , X n ) = x ′ )P (X i = x i )Questo risultato ha molte conseguenze interessanti, ad esempio laseguente:Esempio 46. Giocando k +1 partite alla roulette, se X i è il numeroche esce nell’i-sima partita si ha che le variabili X 1 , . . . , X k , X k+1 sonoindipendenti. Ogni strategia che, a k fissato, cerchi di determinare suquale numero scommettere alla k +1-sima partita osservando i risultatidelle partite precedenti è equivalente ad una funzione φ(X 1 , . . . , X k ) e,per il teorema appena provato, X k+1 ne risulta quindi indipendente.Per cui il teorema porta a concludere che non esiste nessuna strategiache dalle prime k partite dia suggerimenti sulla successiva partita.Si può ovviamente pensare una strategia che non fissi k a priori(tipo aspettare la prima uscita del 3), ma ne rimandiamo l’analisi inquanto richiede un modello con una infinità di possibili risultati, chetratteremo più avanti.□