Глава 1. Дискретная случайная величина

Одним из основных понятий теории вероятностей является понятие случайной величины.

Примеры случайных величин:

Пример 1 Число родившихся мальчиков (или девочек) среди ста новорожденных.

Пример 2 Расстояние, которое пролетит снаряд при выстреле из орудия.

Пример 3 Ошибка измерителя высоты.

Пример4 Число вызовов, поступивших от абонентов на телефонную станцию в течение определенного промежутка времени.

Пример5 Число космических частиц, попадающих на определенный участок земной поверхности в течение определенного промежутка времени.

Пример6 Температура воздуха на следующий день.

Пример7 Число появлений герба при четырех бросаниях монеты.

Пример8 Время безотказной работы некоторого прибора.

Приведенные примеры показывают, что со случайными величинами приходится иметь дело в различных областях науки и техники, поэтому понятие случайной величины имеет очень большую практическую значимость.

Случайные величины обычно обозначают большими буквами X, Y, Z , а их возможные значения – соответствующими строчными буквами x, y, z.

Например, если случайная величина X принимает четыре возможных значения, то они будут обозначены как x₁ , x₂ , x₃ , x₄.

§1.Понятия случайной величины. Закон распределения дискретной случайной величины.

Определение: Случайной называется величина, которая в результате испытания принимает только одно значение из возможного множества своих значение, наперед неизвестное и зависящее от случайных причин.

Различают два вида случайных величин: дискретные и непрерывные.

Определение: Случайная величина Х называется дискретной (прерывной), если множество ее значений конечное или бесконечное, но счетное.

Другими словами, возможные значения дискретной случайной величину можно перенумеровать.

Определение: Случайная величина называется непрерывной, если она принимает все значения из некоторого конечного или бесконечного промежутка.

В отличие от непрерывных дискретные СВ могут принимать лишь избранные значения на числовой оси. Примерами таких величин являются показания цифрового измерительного прибора или число бракованных изделий m при выборочном контроле партии объемом n изделий

Описать случайную величину можно с помощью ее закона распределения.

Определение: Законом распределения дискретной случайной величины называют соответствие между возможными значениями случайной величины и их вероятностями.

Закон распределения дискретной случайной величины Х может быть задан в виде таблицы, в первой строке которой указаны в порядке возрастания все возможные значения случайной величины, а во второй строке соответствующие вероятности этих значений, т.е.

x	x1	x2	х3	…	хn
p	р1	р2	р3	...	рn

где р₁+ р₂+…+ р_n=1

Такая таблица называется рядом распределения дискретной случайной величины.

Если множество возможных значений случайной величины бесконечно, то ряд р₁+ р₂+…+ р_n+… сходится и его сумма равна 1.

Закон распределения дискретной случайной величины Х можно изобразить графически, для чего в прямоугольной системе координат строят ломаную, соединяющую последовательно точки с координатами (x_i;p_i), i=1,2,…n. Полученную линию называют многоугольником распределения (рис.1).

рис.1

Закон распределения дискретной случайной величины Х может быть также задан аналитически (в виде формулы):

P(X=x_i)=φ(x_i),i =1,2,3…n

Задача№1. Вероятности того, что студент сдаст экзамен в сессию по математическому анализу и органической химии соответственно равны 0,7 и 0,8. Составить закон распределения случайной величины Х- числа экзаменов, которые сдаст студент.

Решение. Рассматриваемая случайная величина X в результате экзамена может принять одно из следующих значений: x₁=0, x₂=1, х₃=2.

Найдем вероятность этих значений. Обозначим события:

По условию:

Тогда:

Итак, закон распределения случайной величины Х задается таблицей:

x	0	1	2
p	0,6	0,38	0,56

Контроль:0,6+0,38+0,56=1.