Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Теория_тервер

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
02.06.2015
Размер:
1.06 Mб
Скачать
lim P | n an | 1
n

44 –(Какие-то левые распределения + ЗБЧ)

47. Гамма-распределение.

0, x 0

 

 

 

f (x) ba e bx x a 1

 

 

; х 0

 

Г (а)

 

 

- Гамма-функция Эйлера

Г (а) t a 1e t dt

 

0

 

Г(а+1)=аГ(а) Г(а+1)=а! а- натуральное число.

М(х)=а/b D(x)=a/b2

Экспоненциальное распределение – частный случай Гамма - распределения при а=1 b=λ

При М(х)=1

При а<1 правосторонняя асимметрия.

48. Распределение Пирсона (χ2).

Если Z1,Z2,...,Zν – ряд независимых стандартных нормально распределенных величин, то распределение их суммы квадратов называется χ2 распределением Пирсона с ν степенями свободы.

М(χ2)=ν D(x2)=2ν

2 ( ) Zi2 i 1

49. Распределение Стьюдента (t-распределение). Связь с другими распределениями.

Z имеет N(0;1), а величина U2 имеет χ2 распределение с ν степенями свободы, причем Z и U2 независимы. Т имеет t-распределение Стьюдента с ν степенями свободы

 

Z

 

 

 

 

Z

 

T

 

 

U

 

 

 

 

U

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функция плотности(выше) связано с хи-квадрат, а оно – частный случай гамма. Связь с другими: распределение сводится к стандартному нормированному М(Т)=0 D(T)=ν/(ν-2) Мо=Ме=М(Т)=0

50. Распределение Фишера-Снедекора (F-распределение). Связь с другими распределениями. Функция плотности вероятности. М.О. и дисперсия.

Пусть 12 ( 1 ) и 22 ( 2 ) - независимые СВ имеющие χ2 распределение с ν1 и ν2 степенями свободы. Тогда F

распределение с ν1

и ν2

степенями свободы называется распред случ величины

 

12 ( 1 )

 

M (F )

2

;

 

2

D(F )

 

2 22 ( 1 2 2)

;

 

4

 

 

 

 

1

 

 

2 2

 

2

 

 

1 ( 2 2)2 ( 2 4)

2

 

F ( 1 ; 2 )

22 ( 1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗБЧ

В широком смысле под ЗБЧ понимается свойство устойчивости массовых явлений – средний результат действия большого числа случайных явлений практически перестает быть случайным и может быть предсказан с достаточной определенностью. В узком смысле под ЗБЧ понимают совокупность теорем (Бернулли, Пуассона, Чебышёва, Маркова).

ЗБЧ: Пусть дана последовательность СВ ξ12,…,ξn,…(1). Рассмотрим СВ ηn, являющуюся некоторой заданной симметрической функцией от первых n величин последовательности (1). Если существует последовательность постоянных а12,…,аn , что при любом ε>0

то говорят, что последовательность (1) подчиняется ЗБЧ с заданными функциями fn.

51. Лемма Маркова..

Лемма (неравенство) Маркова: Если СВ Х не принимает отрицательных значений и у нее существует мат. ож. М(х), то для любого τ>0 выполняется Р(х≥τ) ≤ М(х)/τ Р(х<τ) ≥ 1 - М(х)/τ .

Доказательство: Пусть Х – СВ с плотностью распределения f(x), х≥0. Тогда М (х) хf(x)dх . Т.к. τ>0

 

 

 

 

M (x) xf (x)dx xf (x)dx . Т.к. х≥τ, то

 

0

M (x) xf (x)dx f (x)dx P(x ) . Т.к. М(х)>0, то Р(х≥τ) ≤ М(х)/τ

 

 

 

 

0

 

 

 

Условия применимости: х не принимает отрицат значений, существует мх 52 Неравенство и теорема Чебышёва. Теорема Хинчина

Неравенство Чебышёва: Для любой СВ Х имеющей М.О. и конечную дисперсию, при каждом ε>0 имеет место неравенство Р{|x-M(x)|>ε} ≤ D(x)/ε2. Р{|x-M(x)|≤ε} ≥ 1 - D(x)/ε2.

Доказательство: По лемме Маркова (для Y≥0): Р(у≥τ) ≤ М(у)/τ. Возьмём У=(Х-М(х))2 и τ=ε2

11

j 1
m
P( xi ) pij

P (x M (x))2 2

M (x M (x))2

 

D(x)

.

2

 

 

 

2

Теорема Чебышева: Если Х12,…,Хn,… - последовательность попарно независимых СВ, имеющих конечные дисперсии, ограниченные одной и той же постоянной С, т.е. D(xi)≤C, то для любого ε>0

 

 

 

1

n

 

 

 

1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim P |

 

 

xi

 

 

 

M (x) |

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n i 1

 

 

n i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

D( xi )

12

D(xi ) C

Доказательство: D(

1 xi ) 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n i 1

 

 

n

 

 

 

i 1

 

n

i 1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(

xi )

 

 

 

 

 

 

 

1

n

 

 

 

1

n

 

 

 

 

 

 

n

 

C

 

 

 

 

 

xi

 

M (xi ) | } 1

 

 

i 1

 

1

 

 

 

 

 

P{|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

n

2

 

 

 

 

 

n i 1

 

 

 

n i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

n

 

 

 

 

1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim P{

xi

 

 

M (xi ) | } 1. Т.к. Р не может быть больше 1, то неравенство выполнено как равенство.

 

 

n

 

n i 1

 

 

 

n i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема Хинчина. Если Х12,…,Хn,… - последовательность независимых в совокупности и одинаково

распределенных СВ, имеющих конечное М.О. М(х), тогда каково бы ни было ε>0 lim P{|

1 xi M (x) | } 1

 

 

n

n

n i 1

53, Теорема Бернулли. Теорема Пуассона. Условия применимости.

Теорема Бернулли: Пусть m – число наступлений события А в серии n независимых испытаний, а p – вероятность наступления события в каждом из испытаний. Тогда для любого ε>0

P{|

m

p | } 1

pq

n

n 2

Теорема Пуассона: m- число наступлений события А в серии n независимых испытаний, а рi – вероятность наступления события в i-м испытании. Тогда для любого ε>0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pi

lim P{|

p | } 1,

p

i 1

 

 

n

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pi qi

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

pq

 

 

 

 

 

P{|

p | } 1

 

,

 

pq

i 1

n

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

nq

 

 

 

 

 

Условия: испытания независимы, их число велико, вероятность наступления события в всех испытаниях одинакова.

54 (Ляпунов + двумерка)

54. Центральная предельная теорема и её значение. Теорема Ляпунова.

Все формы центральной предельной теоремы посвящены установлению условий, при которых возникает нормальный закон распределения. Важнейшей является теорема Ляпунова.

Теорема Ляпунова: рассмотрим n независимых СВ Х12,…,Хn, удовлетворяющих условиям:

1.Конечные М.О. и дисперсии

2.СВ имеют один и тот же закон распределения (ни одна из величин не выделяется резко от остальных по

своим значениям). Тогда n→∞ распределение 1 n xi приближается к нормальному закону. n i 1

Последовательность центрированных и нормированных сумм СВ сходится к стандартному нормальному закону распределения. Следствие из ЦПТ Ляпунова – предельная теорема Муавра-Лапласса:

Пусть m- чило наступл событие А в серии n незав испыт, а p – вероятн его наступл в каждом из испытаний. Тогда согласно ЦПТ 55. Многомерная СВ. Основные понятия. Двумерные дискретные СВ.

 

 

( ; )

у1 . .

ут

 

 

х1

р11 .. ..

р1т

n

m

.

 

.

pij 1

 

 

 

i 1

j 1

.

 

.

 

 

 

 

 

хп

рп1 .. ..

рпт

Если на пространстве элементарных событий Ω вероятностного пространства {Ω;s;p} определены n СВ ξi=fi(ω), то случайный вектор (ξ12,…,ξn) называется n-мерной СВ.

(ξ;η) – двумерная дискретная СВ, если ξ,η – дискретные СВ.

pij=P(ξ=xi;η=yj)

ξ и η – независимые, если pij=P(ξ=xi;η=yj)= Р(ξ=xi)* Р(η=yj) - одномерные маржинальные распределения

Условным распределением СВ Х при условии, что У=уj называется распределение

n

 

 

 

P(( Х хi

)(Y

yi ))

 

pij

P( y j ) pij

P( X xi

| Y yi

)

 

P(Y

yi

)

p j

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56. Многомерная СВ. Основные понятия. Двумерные непрерывные СВ.

12

Если на пространстве элементарных событий Ω вероятностного пространства {Ω;s;p} определены n СВ ξi=fi(ω), то случайный вектор (ξ12,…,ξn) называется n-мерной СВ.

Двумерная СВ – непрерывная, если её ф-я распределения F(x;y) – непрерывная, дифференцируемая по каждому аргументу и существует 2-я смешанная производная по ху, которая называется совместной плотностью вероятностей f(x;y) непрерывной СВ ХУ. Геометрически f(x;y) представляет собой поверхность распределения в 3мерном пространстве.

57. Функция распределения двумерной СВ и её свойства.

Функция распределения – вероятность совместного выполнения X<x и Y<у

F(x;y)=P(X<x;Y<y) Геометрически – вероятность попадания случайной точки с координатами (Х;У) в квадрант с вершиной (х;у)

Свойства:

1.0≤F(x;y)≤1

2.Функция распределения не убывающая по каждому аргументу.

3.F(-∞;-∞)=F(-∞;y)=F(x; -∞)=0

F(+∞;+∞)=1 F(x;+∞)=F1(x) F(+∞;y)=F2(y), где F1(x) и F2(y)-маргинальные распределения

4.Непрерывна по каждому аргументу.

5.Вероятность попадания т. (Х;У) в случайный прямоугольник Р(х1≤Х≤х21≤У≤у2)=F(x2;y2)-F(x1;y2)-F(x2;y1) + F(x1;y1)

58.Плотности распределения отдельных величин, образующих двумерную СВ. Условный закон распределения одной из одномерных составляющих двумерной величины. Выражение условных плотностей распределения через безусловные.

 

dF1 (x)

 

 

dF2 ( у)

 

f1 (x)

f (x; y)dy

 

dx

f 2 ( у)

f (x; y)

 

 

 

 

 

 

Условный закон распределения СВ, входящей в систему называется её закон распределения, вычисленный при условии, что другая СВ приняла определенное значение.

f1 (x | y)

f (x; y)

,

f2 ( y) 0

f2 ( y | x)

f (x; y)

,

f1 (x) 0

f2 ( y)

f1 (x)

 

 

 

 

 

 

59. Условный закон распределения одной из одномерных составляющих двумерной СВ. Теорема умножения плотностей распределения. Выражение условных плотностей распределении через безусловные. Независимость СВ.

Условный закон распределения СВ, входящей в систему называется её закон распределения, вычисленный при условии, что другая СВ приняла определенное значение.

Теорема умножения плотностей распределения:

f (x; y) f1 (x) f2

( y | x) f2

( y) f1

(x | y) ;

f (x; y)

 

 

 

 

 

 

f1 (x | y)

 

, f2 ( y) 0

 

 

 

 

 

f2 ( y)

 

f (x; y)

 

.

 

 

 

 

f2 ( y | x)

,

f1 (x) 0

 

 

 

 

f1 (x)

 

 

 

 

Х и У независимы, если условный закон одной из них не зависит от того, какое значение приняла другая.

f1 (x | y) f1 (x)

f2 ( y | x) f2 ( y) . Тогда f (x; y) f1 (x) f2 ( y)

F(x; y) F1 (x) F2 ( y)

 

 

 

60. Теорема умнож..

 

 

 

 

 

 

 

Умноже: ДСВ P X xi Y y j

P X xi P Y y j | X xi или

 

 

 

P X xi Y y j P Y y j P X xi |Y y j

 

 

 

Непрерывные:

f x, y f1 x f2 y | x

или

f x, y f2 y f1 x | y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Независимость: ДСВ 1) P X xi |Y y j P X xi 2) P X xi

Y y j

P X xi P Y y j

 

1.

НСВ 1) f1 x | y f1 x и

f2 y | x f2 y

 

 

 

1.

Связь между коррел и незав: ξ, η – независимые => cov ; 0

 

 

независимость≠некоррелированность независимость некоррелированность некоррелированность независимость

61. Начальные и центральные моменты порядка k+s двумерной случайной величины.

Начальный момент порядка k+s двумерной СВ ХУ

k s М хk уs

Дискретная:

k s

k

s

 

 

xi

y j pij

 

 

 

i j

 

Непрерывная:

 

 

 

 

k s (x; y) xik y sj f (x; y)dxdy

 

 

 

 

 

 

 

Центральный момент порядка k+s

13

k s M (xk y s ) M[(x M (x))k ( y M ( y))s ]

Дискретная:

(x M (x))k ( yi M ( y))s pij

k s

 

i j

Непрерывная:

 

 

k s

(x M (x))k ( y M ( y))s f (x; y)dxdy

 

 

62. Ковариация (корреляционный момент) двух СВ. Её свойства. Ковариация – это центральный момент порядка 1+1 cov(X,Y)=μ1+1(X;Y)

cov(x; y) 1 1 М ху M[(x M (x))( y M ( y))]

Свойства:

1)Для независимых СВ cov(X;Y)=0

2)cov(X;Y)=M(x;y)-M(x)M(y)

3)|cov(x,y)|≤ σx σy

M (XY ) M (X )M (Y ) cov( X ;Y )

D(X Y) D(X ) D(Y) 2cov(X;Y)

63. Коэффициент корреляции и его свойства. Понятие некоррелированных СВ.

ху

 

cov(x; y)

x y

 

 

Свойства:

1)-1≤ρ≤1

2)Если СВ независимы, их ρ=0. Обратное не верно

3)Если ρ=1 по модулю, то между СВ есть линейная функциональная зависимость.

Случайные величины называются некоррелированными, если ковариация между ними равна нулю (Cov(X,Y)=0). В противном случае (Cov(X,Y)≠0) случайные величины являются коррелированными

Если величины независимы, то они некоррелированы. Однако если величины некоррелированы они могут быть и зависимыми, и не зависимыми 64. Двумерный нормальный закон распределения. Его параметры. Функция плотности вероятности. Теорема о

связи между некоррелированностью и независимостью двух нормально распределенных величин СВ (Х;У) называется распределенной по нормальному закону, если его совместная функция плотности имеет вид.

 

(x; y)

L(x; y)

1

2(1 2 )

 

 

 

 

1

 

 

 

e L( x; y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x y

 

1 2

 

 

 

 

 

 

 

x

 

2

 

 

 

x x

y y

y y

 

2

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

y

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2мерный нормальный закон определяется 5 параметрами μx μy σx σy ρ

cov(x;y)= σx σy ρ

Теорема. Если две нормально распределенные величины некоррелированы, то они независимы. Доказательство. Т.к. они некоррел., то ρ=0. Подставим в (x; y) . Получим (x; y) 1 (х) 2 ( у) . Значит величины

независимы. Для нормально распределенных СВ термины некоррелированность и независимость равносильны.

14