foo[i].hoge = new double[3];//foo[i]のhogeを３の配列として初期化したつもり
を外から配列サイズ(3)を指定しなくていいのであれば、
public class Foo {
　double[] hoge = new double[3];
}
または
public class Foo {
　double[] hoge;
　public Foo() {
　　hoge = new dobule[3];
　}
}
とすればいい。