u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
{V
ij
; i, j ∈ Z}
{A
mnij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, m 1, n 1} {x
m
, m ≥ 1}
{u
m
, m ≥ 1} {y
n
, n ≥ 1} {v
n
, n ≥ 1}
{V
ij
; i, j ∈ Z}
(Ω, F, P) {A
mnij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, m 1, n 1}
{x
n
, n ≥ 1} {u
n
, n ≥ 1} {y
n
, n ≥ 1} {v
n
, n ≥ 1}
u
n
−x
n
> 0 n ≥ 1 u
n
−x
n
→ ∞ n → ∞ v
n
−y
n
> 0
n ≥ 1 v
n
− y
n
→ ∞ n → ∞
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
L
p
−→ 0.
v
n
j=u
n
A
nj
V
j
L
1
expected value mean V EV
Pettis integral provided it exists V expected value EV ∈ X if f(EV ) =
Ef (V ) f ∈ X
∗
X
∗
dual
X EV EV < ∞
1
{A
nj
; u
n
j v
n
, n ≥ 1}
{V
j
, j ∈ Z} X
· (Ω, F, P) {F
n
, n ≥ 1} σ
F n ≥ 1 E
F
n
(Y )
Y F
n
{V
j
, j ∈ Z} {A
nj
}
p {F
n
} > 0 a
o
= a
o
() > 0
sup
n≥1
v
n
j=u
n
|A
nj
|
p
E
F
n
(V
j
p
I(V
j
> a
o
)) < a.s.
A
nj
= a
nj
u
n
j v
n
, n ≥ 1
F
n
= {∅, Ω} n ≥ 1 {A
nj
} p
{F
n
} {|a
nj
|
p
}
{V
j
p
, j ∈ Z}
Lemma 1. {k
mn
, m ≥ 1, n ≥ 1}
lim
m∨n→∞
k
mn
= ∞ {X
ij
; i, j ∈ Z}
sup
a>0
sup
n≥1
1
k
mn
u
m
i=x
m
v
n
i=y
n
aP{|X
ij
| > a} M < ∞, (2.1)
and
lim
a→+∞
sup
n≥1
1
k
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
aP{|X
ij
| > a} = 0. (2.2)
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
i=y
n
E(|X
ij
|
p
I(|X
ij
| k
mn
)) → 0 as m ∨ n → ∞ (p > 1). (2.3)
Proof.
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E(|X
ij
|
p
I(|X
ij
| k
mn
)) =
=
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E(|X
ij
|
p
I(|X
ij
| 1)) +
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
k
mn
l=2
E(|X
ij
|
p
I(l − 1 < |X
ij
| l ))
=: A
mn
+ B
mn
.
We first verify that
lim
m∨n→∞
A
mn
= 0.
A
mn
=
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
i=y
n
E(|X
ij
|
p
I(|X
ij
| 1))
=
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
∞
l=1
E(|X
ij
|
p
I(
1
l + 1
< |X
ij
|
1
l
))
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
∞
l=1
1
l
p
P{
1
l + 1
< |X
ij
|
1
l
}
=
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
∞
l=1
1
l
p
P{|X
ij
| >
1
l + 1
} − P{|X
ij
| >
1
l
}
=
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
∞
l=1
1
l
p
−
1
(l + 1)
p
P{|X
ij
| >
1
l + 1
}
=
1
k
p−1
mn
∞
l=1
1
l
p
−
1
(l + 1)
p
(l + 1)
1
k
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
1
l + 1
P{|X
ij
| >
1
l + 1
}
M
1
k
p−1
mn
∞
l=1
1
l
p
−
1
(l + 1)
p
(l + 1) (by (2.1))
= M
1
k
p−1
mn
(
∞
l=1
1
l
p
+ 1) → 0 as m ∨ n → ∞. (2.4)
Next, we will show that
lim
m∨n→∞
B
mn
= 0.
In deed, since
k
mn
l=2
(l
p
− (l − 1)
p
)
k
p−1
mn
(l − 1)
=
1
k
p−1
mn
k
mn
l=2
l
p
(l − 1)l
+
k
mn
k
mn
− 1
−
2
p−1
k
p−1
mn
2
k
p−1
mn
k
mn
l=2
l
p−2
+
k
mn
k
mn
− 1
4,
By (2.2) we have
B
mn
=
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
k
mn
l=2
E(|X
ij
|
p
I(l − 1 < |X
ij
| l ))
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
k
mn
l=2
l
p
P{l − 1 < |X
ij
| l }
=
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
k
mn
l=2
l
p
[P{|X
ij
| > l − 1} − P{|X
ij
| > l}]
=
1
k
p
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
k
mn
l=2
[l
p
− (l − 1)
p
]P{|X
ij
| > l − 1}
=
k
mn
l=2
(l
p
− (l − 1)
p
)
k
p−1
mn
(l − 1)
1
k
mn
u
m
i=x
m
v
n
i=y
n
(l − 1)P{|X
ij
| > l − 1}
4.
1
k
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
(l − 1)P{|X
ij
| > l − 1}
4. sup
m≥1,n≥1
1
k
mn
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
(l − 1)P{|X
ij
| > l − 1}
→ 0 as l → ∞. (2.5)
So the conclusion (2.3) follows from (2.4) and (2.5).
Corollary 1. {a
mnij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, m ≥ 1, n ≥ 1}
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
|a
mnij
| M < ∞
and
sup
x
m
iu
m
,y
n
jv
n
|a
mnij
| → 0 as m ∨ n → ∞.
{X
ij
; i, j ∈ Z} {|a
mnij
|}
lim
a→+∞
sup
m≥1,n≥1
u
m
j=x
m
u
n
j=y
n
|a
mnij
|E(|X
ij
|I(|X
ij
| > a)) = 0.
c
mn
=
1
sup
x
m
iu
m
,y
n
jv
n
|a
mnij
|
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
|a
mnij
|
q
E(|X
ij
|
q
I(|X
ij
| c
mn
)) → 0 as m ∨ n → ∞ (q > 1).
Proof. Applying Lemma 1 with k
mn
= [c
mn
] + 1 and X
ij
is replaced by a
mnij
c
mn
X
ij
.
{Y
n
, n ≥ 1} Bernoulli sequence {Y
n
, n ≥ 1}
P{Y
1
= 1} = P{Y
1
=
−1} = 1/2 X
∞
= X × X × X × . . .
C(X ) = {(v
1
, v
2
, . . .) ∈ X
∞
:
∞
n=1
v
n
v
n
converges in probability}.
1 p 2 X Rademacher
type p C (0 < C < ∞)
E
∞
n=1
Y
n
v
n
p
C
∞
n=1
v
n
p
for all (v
1
, v
2
, v
3
, . . .) ∈ C(X ). (2.6)
φ 1 p 2
Rademacher type p C (0 < C < ∞)
E
n
j=1
V
j
p
C
n
j=1
V
j
p
(2.7)
{V
1
, V
2
, . . . , V
n
}
1 < p 2
1 r < p
L
p
l
p
2∧p p ≥ 1
a, b ∈ R, min{a, b} max{a, b} a ∧ b
a∨b C (0 < C < ∞)
Theorem 1. 1 r < p 2 {V
ij
; i, j ∈ Z}
(Ω, F, P)
p X {A
mnij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, m 1, n 1}
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E|A
mnij
|
r
M < ∞ (3.1)
and
sup
x
m
iu
m
,y
n
jv
n
E|A
mnij
|
r
→ 0 as m ∨ n → ∞. (3.2)
{F
mn
; m ≥ 1, n ≥ 1} σ F A
mnij
, x
m
i u
m
, y
n
j v
n
F
mn
{V
ij
; i, j ∈ Z} {A
mnij
}
r {F
mn
}
lim
a→+∞
sup
m≥1,n≥1
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
|A
mnij
|
r
E
F
mn
(V
ij
r
I(V
ij
> a)) = 0 a.s. (3.3)
m ≥ 1 n ≥ 1 {A
mnij
V
ij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
}
A
mnij
V
ij
m ≥ 1, n ≥ 1, x
m
i u
m
, y
n
j v
n
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
L
r
−→ 0 as m ∨ n → ∞. (3.4)
Proof. Since (3.3) there exists a
o
> 0 such that
E
u
m
j=x
m
v
n
j=y
n
|A
mnij
|
r
E
F
mn
(V
ij
r
I(V
ij
> a
o
))
< 1, m ≥ 1, n ≥ 1.
Thus
EA
mnij
V
ij
I(V
ij
> a
o
) < 1 for all x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, m ≥ 1, n ≥ 1.
(3.5)
For all m ≥ 1, n ≥ 1, x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, (by (3.1) and (3.5) we have
EA
mnij
V
ij
= EA
mnij
V
ij
I(V
ij
a
o
) + EA
mnij
V
ij
I(V
ij
> a
o
)
a
o
E|A
mnij
| + EA
mnij
V
ij
I(V
ij
> a
o
) < ∞
implying that E(A
mnij
V
ij
) exists. Set c
mn
=
1
sup
x
m
iu
m
,y
n
jv
n
E|A
mnij
|
r
,
V
mnij
= V
ij
I(V
ij
c
mn
), V
mnij
= V
ij
I(V
ij
> c
mn
),
b
mnij
= EV
mnij
, b
mnij
= EV
mnij
.
Observe that for each i and j, x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, then V
ij
= (V
mnij
−b
mnij
)+
(V
mnij
− b
mnij
). And since A
mnij
and V
ij
are independent for each m, n, i, j we have
E(A
mnij
(V
ij
− b
mnij
)) = E(A
mnij
(V
mnij
− b
mnij
)) = 0.
Hence
E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
r
= E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
(V
mnij
− b
mnij
) +
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
(V
mnij
− b
mnij
)
r
CE
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
(V
mnij
− b
mnij
)
r
+ CE
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
(V
mnij
− b
mnij
)
r
(by c
r
-inequality)
C
E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
(V
mnij
− b
mnij
)
p
r/p
+ CE
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
(V
mnij
− b
mnij
)
r
C
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
EA
mnij
(V
mnij
− b
mnij
)
p
r/p
+ C
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
EA
mnij
(V
mnij
− b
mnij
)
r
C
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E|A
mnij
|
p
E(V
ij
p
I(V
ij
c
mn
))
r/p
+ C
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E(A
mnij
V
ij
r
I(V
ij
> c
mn
)).
Now, by (3.3), for arbitrary > 0 there exists a
o
> 0 such that for all a ≥ a
o
. We
have
E
sup
m≥1,n≥1
u
m
j=x
m
v
n
j=y
n
|A
mnij
|
r
E
F
mn
(V
ij
r
I(V
ij
> a))
< . (3.6)
This implies
sup
m≥1,n≥1
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E|A
mnij
|
r
E(V
ij
r
I(V
ij
> a)) < ∀a ≥ a
o
. (3.7)
Note that (3.6) means {V
ij
r
; i, j ∈ Z} is {E|A
mnij
|
r
}-uniformly integrable, and then
by Corollary 1 with q = p/r, X
ij
= V
ij
r
and a
mnij
= E|A
mnij
|
r
we get
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
|A
mnij
|
p
E(V
ij
p
I(V
ij
c
mn
)) → 0 as m ∨ n → ∞.
On the other hand (3.6) also implies
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E(A
mnij
V
ij
r
I(V
ij
> c
mn
) → 0 as m ∨ n → ∞.
Thus
E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
r
→ 0 as m ∨ n → ∞.
The proof is completed.
Theorem 2. 0 < r < 1 {V
ij
; i, j ∈ Z}
{A
mnij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, m 1, n 1}
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
(E|A
mnij
|)
r
M < ∞ (3.8)
and
sup
x
m
iu
m
,y
n
jv
n
E|A
mnij
| → 0 as m ∨ n → ∞. (3.9)
{F
mn
; m ≥ 1, n ≥ 1} σ F
A
mnij
, x
m
i u
m
, y
n
j v
n
F
mn
{V
ij
; i, j ∈ Z}
{A
mnij
} r {F
mn
}
(3.3)
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
L
r
−→ 0 as m ∨ n → ∞. (3.10)
Proof. By (3.3), for arbitrary > 0 there exists a > 0 such that
E
sup
m≥1,n≥1
u
m
j=x
m
v
n
j=y
n
|A
mnij
|
r
E
F
mn
(V
ij
r
I(V
ij
> a))
<
2
,
this implies
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E(A
mnij
V
ij
r
I(V
ij
> a)) <
2
, m ≥ 1, n ≥ 1.
On the other hand, since
E
u
m
j=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
I(V
ij
a)
r
1/r
E
u
m
j=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
I(V
ij
a)
u
m
j=x
m
v
n
j=y
n
E(A
mnij
V
ij
I(V
ij
a)) a
u
m
j=x
m
v
n
j=y
n
E|A
mnij
|
a
u
m
j=x
m
v
n
j=y
n
(E|A
mnij
|)
r
sup
x
m
iu
m
,y
n
jv
n
(E|A
mnij
|)
1−r
aM sup
x
m
iu
m
,y
n
jv
n
(E|A
mnij
|)
1−r
→ 0 as m ∨ n → ∞,
there exists m
o
, n
o
such that for all (m ∨ n ) ≥ (m
o
∨ n
o
),
E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
I(V
ij
a)
r
2
. (3.11)
Hence,
E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
r
= E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
I(V
ij
a) +
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
I(V
ij
> a)
r
E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
I(V
ij
a)
r
+ E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
I(V
ij
> a)
r
E
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
I(V
ij
a)
r
+
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
E(A
mnij
V
ij
r
I(V
ij
> a)) <
for all (m ∨ n) ≥ (m
o
∨ n
o
),
which completes the proof.
Remark.
{A
mnij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, m 1, n 1} F
mn
m ≥ 1 n ≥ 1
F
mn
= σ(A
mnij
, x
m
i u
m
, y
n
j v
n
) F
mn
σ
{A
mnij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
, m 1, n 1} m ≥ 1
n ≥ 1
p
37
φ
p 21
p 52
u
m
i=x
m
v
n
j=y
n
A
mnij
V
ij
{V
ij
; i, j ∈ Z}
{A
mnij
; x
m
i u
m
, y
n
j v
n
} {x
m
, m ≥ 1} {u
m
, m ≥ 1} {y
n
, n ≥ 1} {v
n
, n ≥ 1}
13
th