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属于α又属于β的那些元素类,例如昨天用这粒特定的骰子掷并有性质5的掷类被称为α和β的乘积类(product…class),用“α·β”表示,读作“α和β”。由于α·β是α的子类,它至多能含有有穷的元素数(它可以是空类)。α·β中的元素数用“N(α·β)”表示。
当我们用N表示(有穷)的元素数时,用F”示相对频率。例如,“在有穷参考类α内性质β的相对频率”写作“αF”(β)”,可读作“β的α频率”。我们现在能定义
(定义1)αF”(β)=N(α·β)/N(α)
根据我们的例子这意味着:“昨天用这骰子掷时出现5的相对频率,按照定义等于昨天用这骰子掷5的数被昨天用这骰子掷的总数来除所得的商。”
从这个颇为平凡的定义中,能够十分容易地推导出有穷类中频率计算的定理(更具体地说,一般乘法定理;加法定理;以及除法定理,即Bayes规则)。在这种频率计算的定理中,以及在一般的概率计算中,其特征是基数(N数)从不在其中出现,出现的是相对频率,即比值,或F数。N数仅发生在一些基本定理的证明中,这些基本定理是直接从这个定义中演绎出来的;但N数并不发生在定理自身中。
在这里用一个十分简单的例子来说明对此应作如何理解。让我们用“”(读作“β的补数”或简单地读作:“非β”)来表示不属于β的一切元素类。于是我们可写出:
αF”(β)+αF”()=1
虽然这个定理仅包含F数,它的证明要利用N数。因为这定理认定义(1)中得出,借助于来自断言N(α·β)十N(α·β)=N(α)的类的计算的一个简单定理。
53.选择、独立、无影响、无关
在能够用有穷类相对频率作的运算中,选择(selection)的运算对以下所述有特殊重要性。
设给定一个有穷参考类α,例如一只匣子中的钮扣类,以及两个性质类,β(比方说,红钮扣)和γ(比方说,大钮扣)。我们现在可把乘积类α·β看作一个新的参考类,并提出α·βF”(γ)值的问题,即在新的参考类内γ的频率的问题。新的参考类α·β可称为“从α中选择β元素的结果”或“按照性质β从α中选择”;因为我们可以想到它是通过从α中选择那些具有性质β(红)的一切元素(钮扣)。
γ发生在新的参考类α·β中的频率与发生在原先的参考类α中的频率相同,这恰恰是可能的;即
α·βF”(γ)=αF”(γ)是正确的。在这种情况下,我们(遵循Hausdorff)说性质β和γ“在参考类a内是相互独立的”。独立关系是三项关系,在性质β和γ上是对称的。如果两种性质α和β在参考类α内是(相互)独立的,我们也可说性质γ在α内不受β元素的选择的影响;也许可说参考类α,就性质γ而言,不受按照性质β所作的选择的影响。
β和γ在α内相互独立或不受影响也可——按照主观理论的观点——解释如下:如果我们被告知类α的某一特定元素具有性质β,那么这个信息是无关的,如果β和γ在α内是相互独立的话;也就是对于这个元素是否也有性质γ这个问题是无关的。如果另一方面我们知道,γ更经常(或不那么经常)发生在子类α·β(已根据β从α中选择出来)中,那么某个元素有性质β的信息对于这个元素是否也有性质γ的问题便是有关的了。
54.有穷序列、顺序选择和邻域选择
设有穷参考类α的元素是编了号的(例如盒子中的每一个钮扣都写上一个数目),并且把它们按照序数排列成序列。在这种序列中我们可以区分出两类具有特殊重要性的选择,即按照元素的序数进行选择,或简称顺序选择,以及按照它的邻域进行选择。
顺序选择是根据依赖于元素序数的性质β从序列α中进行选择,元素的选择必须根据序数决定。例如β可以是性质偶数(even),因此我们从a中选择的一切元素,其序数是偶数。因此选择出来的元素形成一个所选子序列(selected sub…sequence)。如果性质γ独立于根据β的顺序选择,那么我们也可说,顺序选择对γ而言是独立的;或者我们也可说序列α就γ而言,不受β元素的选择的影响。
邻域选择之有可能是由于这个事实:在把元素排列为编号序列时,某些邻域关系就形成了。这使我们例如有可能选择那些其直接先行者具有性质γ的所有成员;或者比方说,选择那些其第一和第一个先行者,或其第一个后续者具有性质Y的所有成员,如此等等。
因此如果我们有一个事件序列——比方说掷钱币猜正反面——,我们就必须区分两类性质:如“正面”或“反面”那样一些的主要性质,这些性质属于与其在序列中位置无关的每一个元素;以及如“偶数”或“反面的后续者”等那样一些次要性质,这些性质是一个元素由于它在序列中的地位而获得的。
具有两个主要性质的序列称为“二择一”。正如von Mises业已表明的(如果我们小心仔细),有可能把概率论的基本点发展为二择一理论,而不牺牲普遍性。用“1”和“0”表示二择一的两种主要性质,每一种二择一可表示为许多1和0的序列。
一种二择一的结构可以是有规律的,或者它也可能是多少不规则的。下面我将更周密地研究某些有穷二择一的这种规律性或不规则性。
55.有穷序列的n…自由度
让我们以有穷二择一α为例,它由一个个1和0组成,有规律地排列如下:
(α)1100110011001100……在这种二择一中,我们有均等的分布,即1和0的相对频率是均等的。如果我们用“F”(1)”示性质1的相对频率,用“F”(0)”示性质0的相对频率,我们可写:
(1)αF”(1)=αF”(0)=1/2
现在我们从α中选择(在α序列内)具有直接接在1后面的邻域性质的所有项。如果我们用“β”表示这种性质,我们可称为所选子序列“α·β“。它有这样的结构:
(α·β)1010101010……
这个序列又是具有均等分布的一种二择一。而且,1和0的相对频率都没有变化;即
(2)α·βF”(1)=αF”(1);α·βF”(0)=αF”(0)
用第53节采用的术语,我们可以说二择一α的主要性质不受根据性质β作的选择的影响;简言之,α不受根据β作的选择的影响。
由于α的每一个元素或具有性质β(即是1的后续者)或是0的后续者,我们可用“”表示后一性质。如果我们现在选择具有性质的元素,我们得到这样的二择一:
(α·)01010101010……
这个序列离均等分布稍有偏差,因为它的始末都是0(因为均等分布a本身以“0’0”结尾)。如果a有2000个元素,那么α·将有500个0,只有499个1。这些离均等分布(或其他分布)的偏差只是因第一个元素或最后一个元素而引起的,可通过使序列足够长而使这些离差变得如我们喜欢的那么小。由于这个理由在下面我们将置这些偏差于不顾;尤其是我们研究的是无穷序列,在那里这些离差就消失了。因此,我们说,二择一α·β有均等的分布,并且二择一α不受有性质的元素的选择的影响。结果,α,或更确切地说,α的主要性质的相对频率都不受根据β和根据作的选择的影响;所以我们可以说,α都不受根据直接先行者的性质所作的每一种选择的影响。
显然,这种无影响是由于二择一α结构的某些方面所致;这些方面可把α与其他二择一区分开来。例如,二择一α.β和α.并非不受根据先行者的性质所作的选择的影响。
现在我们可以研究二择一α,看看它是否也不受其他选择,尤其是根据一对先行者的性质所作的选择的影响。例如,我们可从α中选择那些是一对1,1的后续者的所有元素。并且我们马上看到α并非不受四种可能的对即1,1;1,0;01;0,0中任何一对后续者的选择的影响。在这些情况下,得到的子序列都没有均等分布;反之,它们全都由不间断的块(blocks,或“反复”iterations)组成,即只由1,或只由0组成。
α不受根据单个先行者作的选择的影响,但是并非不受根据成对先行�