关于Chung-Fuchs定理(不可约随机游走常返性)证明细节的技术问询
我正在学习A. Klenke所著《Probability Theory》第3版中Chung和Fuchs(1951)提出的定理,对于证明中的几个步骤我需要一些澄清。
该定理指出:$\mathcal{Z}^D$上的不可约随机游走$X$(特征函数为$\phi$)是常返的,当且仅当对任意$\epsilon>0$,有
$$
\lim_{\lambda \uparrow 1}\int_{(-\epsilon,\epsilon)^D} Re\bigg(\frac{1}{1-\lambda\phi(t)}\bigg)dt=\infty
$$
书中的证明从以下推导开始:
$$
G(0,0) = \lim_{\lambda \uparrow 1} \sum_{n=0}^\infty \lambdanpn(0,0)
\
=\lim_{\lambda \uparrow 1}\int_{[-\pi,\pi]^D} (2\pi)^{-D}\frac{1}{1-\lambda\phi(t)}dt
\
=\lim_{\lambda \uparrow 1}\int_{[-\pi,\pi]^D} (2\pi)^{-D} Re\bigg(\frac{1}{1-\lambda\phi(t)}\bigg)dt
$$
为什么最后一个等式成立?
作者接下来的推导是:如果存在某个$t\in(-2\pi,2\pi)D\setminus{0}$使得$\phi(t)=1$,那么对任意$n\in\mathcal{N}$有$\phin(t)=1$,因此$P_0[\langle X_n,t/(2\pi)\rangle\in \mathcal{Z}]=1$。为什么这会与不可约性矛盾?
作者接着说:由于$\phi$的连续性,对所有$\epsilon>0$,我们有
$$
\inf{|1-\phi(t)|: t\in[-\pi,\pi)^D \setminus (-\epsilon,\epsilon)^D}>0
$$
作者是如何利用特征函数的连续性得到这个结论的?这个最后的结果和定理中给出的条件有什么联系?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Enrico

