О точности нормальной аппроксимации для распределения числа кратных повторений знаков в стационарной случайной последовательности | Прикладная дискретная математика. Приложение. 2022. № 15. DOI: 10.17223/2226308X/15/3

О точности нормальной аппроксимации для распределения числа кратных повторений знаков в стационарной случайной последовательности

Изучается задача об асимптотической нормальности числа r -кратных повторений знаков в отрезке длины n стационарной в узком смысле случайной последовательности со значениями в конечном множестве, удовлетворяющей условию равномерно сильного перемешивания. Показано, что если существует такое число a > 0, что коэффициент равномерно сильного перемешивания ^(t) убывает как t-6-a, то расстояние в равномерной метрике между функцией распределения стандартизованного числа повторений и функцией распределения стандартного нормального закона с увеличением длины отрезка последовательности n убывает со скоростью O(n-) для любого д G (0, а(32 + 4а)-1).

The rate of normal approximation for the distribution of the number of multiple repetitions of characters in a stationar.pdf С развитием вычислительной техники всё большую роль играет метод статистического моделирования изучаемых природных явлений и теоретических построений. Этот метод предполагает генерацию последовательностей случайных или псевдослучайных чисел, что делает необходимой проверку соответствия их свойств требованиям модели. Особенно важно это для криптографических применений. Для такой проверки в криптографической литературе разработаны наборы статистических тестов [1, 2]. Обоснование этих тестов использует свойства последовательностей независимых случайных величин. Теоретические исследования дискретных случайных последовательностей вышли за пределы этих чисто утилитарных потребностей. В частности, сформировалось отдельное научное направление, изучающее предельное поведение распределения числа повторений, в том числе кратных, в независимых и конечно зависимых последовательностях случайных величин. Наиболее успешными оказались исследования условий сходимости распределений чисел повторений к распределению Пуассона [3, 4]. В качестве примера построения достаточных условий асимптотической нормальности числа повторений следует привести работу А. М. Шойтова [5]. В последние годы активно велись исследования повторяемости знаков в дискретных цепях Маркова. Например, в работах [6-8] исследована возможность аппроксимации распределения чисел повторений цепочек в цепи Маркова распределением Пуассона. Аналогичная задача о доказательстве центральной предельной теоремы для таких случайных величин решена в [9]. В частности, в [9, теорема 3] установлена оценка скорости сходимости к нормальному закону для числа кратных совпадений знаков в конечной стационарной цепи Маркова. В настоящей работе показано, что вместо цепей Маркова можно рассматривать более широкий класс - стационарные случайные последовательности, удовлетворяющие условию равномерно сильного перемешивания. Пусть Х1,... , Xn - отрезок стационарной (в узком смысле) случайной последовательности со значениями из множества {1, . . . , N }, стационарным распределением P[X1 = k] = pk, k = 1, . . . , N, p1 + . . . + pN = 1, удовлетворяющей условию равномерно сильного перемешивания. Напомним, что процесс {Xt}^, называется стационарным (в узком смысле), если распределения случайных векторов вида (Xt1+h, . . . , Xts+h) при всех натуральных s не зависят от h. Стационарная последовательность {Xt}^ обладает свойством равномерно сильного перемешивания, если ^(t) = sup |P[B|A] - P[B]|4 0, t то, AeF- ,/;■ Ft где Fb - a-алгебра событий, порождённая величинами Xa,... ,Хь. Величину ^(t) называют коэффициентом равномерно сильного перемешивания. Рассмотрим случайную величину i = E i {Xji =... = Xjr} (i) Kj1

Ключевые слова

кратные повторения, зависимые случайные величины, равномерно сильное перемешивание, нормальная аппроксимация, оценка скорости сходимости

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Михайлов Владимир ГавриловичМатематический институт им. В. А. Стеклова РАНдоктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник отдела дискретной математикиmikhail@mi-ras.ru
Меженная Наталья МихайловнаМосковский государственный университет им. Н. Э. Бауманакандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры прикладной математикиnatalia.mezhennaya@gmail.com
Всего: 2

Ссылки

Иванов М. А., Чугунков И. В. Теория, применение и оценка качества генераторов псевдослучайных последовательностей. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003. 240 с.
Rukhin A., Soto J., Nechvatal J., et al. A Statistical Test Suite for Random and Pseudorandom Number Generators for Cryptographic Applications. NIST, Apr. 2010. https://nvlpubs. nist.gov/nistpubs/Legacy/SP/nistspecialpublication800-22r1a.pdf.
Михайлов В. Г. Предельная теорема пуассоновского типа для числа пар почти полностью совпавших цепочек // Теория вероятностей и ее применения. 2008. Т. 53. Вып. 1. С. 59-71.
Михайлов В. Г., Шойтов А. М. О числах множеств эквивалентных цепочек в последовательности независимых случайных величин // Математические вопросы криптографии. 2013. Т. 4. Вып. 1. С. 77-86.
Шойтов А. М. Нормальное приближение в задаче об эквивалентных цепочках // Труды по дискретной математике. 2007. Т. 10. C. 326-349.
Михайлов В. Г. Оценки точности пуассоновской аппроксимации для распределения числа серии повторений длинных цепочек в цепи Маркова // Дискретная математика. 2015. Т. 27. Вып. 4. С. 67-78.
Михайлов В.Г., Шойтов А. М. О длинных повторениях цепочек в цепи Маркова // Дискретная математика. 2014. Т. 26. Вып. 3. С. 79-89.
Михайлов В. Г., Шойтов А. М. Многократные повторения длинных цепочек в цепи Маркова // Математические вопросы криптографии. 2015. Т. 6. Вып. 3. С. 117-134.
Михайлов В.Г., Меженная Н.М., Волгин А. В. Об условиях асимптотической нормальности числа повторений в стационарной случайной последовательности // Дискретная математика. 2021. Т. 33. Вып. 3. С. 64-78.
 О точности нормальной аппроксимации для распределения числа кратных повторений знаков в стационарной случайной последовательности | Прикладная дискретная математика. Приложение. 2022. № 15. DOI: 10.17223/2226308X/15/3

О точности нормальной аппроксимации для распределения числа кратных повторений знаков в стационарной случайной последовательности | Прикладная дискретная математика. Приложение. 2022. № 15. DOI: 10.17223/2226308X/15/3