- •Теория вероятностей Введение в теорию вероятностей Предмет теории вероятностей
- •Возникновение и развитие теории вероятностей До появления аксиоматики Колмогорова
- •В наше время
- •Необходимость теории вероятностей как науки
- •Возможность анализа случайных явлений
- •Расчет шансов и прогнозирование последствий
- •Игра по крупному
- •Основные понятия и определения Первичные понятия Опыт (эксперимент)
- •Элементарный исход
- •Пространство элементарных исходов
- •Советы по построению пространства элементарных исходов.
- •Определения Подмножества
- •Операции над подмножествами
- •Случайные события
- •Информационный смысл понятия сигма - алгебра
- •Пересечение сигма-алгебр
- •Вероятностное пространство
- •Парадокс определения вероятностного пространства
- •Независимые события
- •Теорема (о непрерывности вероятностной меры)
- •Дискретная вероятностная модель
- •Конечное пространство элементарных исходов
- •Классическая вероятностная модель
- •Связь классической вероятностной модели с комбинаторикой
- •Основная формула комбинаторики
- •Факториал
- •Урновая схема
- •Общее определение вероятности для экспериментов с конечным или счетным числом исходов
- •Дискретное распределение и вероятность
- •Равномерное распределение - классическая вероятностная модель
- •Биномиальное распределение – схема Бернулли
- •Мультиномиальное распределение – схема бросания частиц по ячейкам
- •Геометрическое распределение – испытания до первого успеха
- •Распределение Паскаля – испытания до m-того успеха
- •Пуассоновское распределение - теорема Пуассона
- •Теорема Пуассона.
- •Сходимость по вариации - приближение одних моделей другими
- •Использование понятия независимости для построения моделей. Произведение вероятностных пространств.
- •Примеры построения моделей.
- •Расчет надежности при параллельном соединении элементов.
- •Расчет надежности при последовательном соединении элементов
- •Расчет надежности сложной системы.
- •Замечания к примерам.
- •Условная вероятность
- •Урновая схема
- •Марковская зависимость
- •Формула полной вероятности и формула Байеса
- •Случайные величины
- •Отображения вероятностных пространств
- •Случайная величина
- •Борелевская сигма-алгебра
- •Свойства случайных величин
- •Случайный вектор
- •Распределения случайных величин и векторов
- •Точки непрерывности и разрыва функции распределения
- •Несобственные функции распределения
- •Геометрическое распределение
- •Мера Лебега на прямой.
- •Плотность распределения
- •Вероятностный смысл плотности распределения
- •Бета-распределение на отрезке [0,1]
- •Смеси распределений.
- •Нормальное (гауссовское) распределение.
- •Экспоненциальное (показательное) распределение.
- •Гамма-распределение.
- •Построение меры в конечномерном пространстве Борелевская сигма-алгебра в конечномерном пространстве
- •Определение случайного вектора
- •Мера Лебега в конечномерном пространстве
- •Мера Лебега на квадрате - Задача о встрече
- •Независимые случайные величины
- •Многомерное нормальное распределение
- •Числовые характеристики случайных величин и векторов
- •Интеграл Лебега – математическое ожидание
- •Свойства интеграла Лебега (математического ожидания)
- •Теоремы о предельном переходе под знаком интеграла Лебега
- •Теорема Лебега о мажорируемой сходимости
- •Неравенства Неравенство Маркова
- •Неравенство Чебышева. Дисперсия
- •Неравенство Коши-Буняковского-Шварца. Ковариация
- •Неравенство Йенсена.Выпуклые функции
- •Неравенство Ляпунова.Моменты
- •Вычисление математического ожидания.
- •Теорема Лебега о замене переменных
- •Вычисление интеграла Лебега на прямой.
- •Вычисление интеграла Лебега в произведении пространств. Теорема Фубини
- •Теорема Фубини
- •Вычисление маргинальных плотностей
- •Вычисление числовых характеристик важных распределений.
- •Абсолютная непрерывность вероятностных мер
- •Абсолютно непрерывные и сингулярные меры и распределения
- •Теорема Радона-Никодима
- •Суммирование независимых случайных величин
- •Сходимость последовательностей случайных величин и их распределений
- •Сходимость почти наверное
- •Закон больших чисел в форме Бернулли
- •Теорема Шеффе
- •Преобразование Лапласа и производящая функция
- •Теорема единственности для характеристических функций и характеристические функции важных распределений
- •Предельные теоремы теории вероятностей
- •Классическая схема
- •Закон больших чисел в форме Чебышева
- •Закон больших чисел для схемы серий
- •Закон больших чисел в форме Хинчина
- •Условное математическое ожидание, условная вероятность и условное распределение
- •Определение и основные свойства условного математического ожидания
- •Теорема существования и единственности условного математического ожидания
- •Математическое ожидание одной случайной величины относительно другой
- •Свойства условного математического ожидания
- •Определение условной вероятности, условного распределения и условной плотности Условная вероятность
- •Условное распределение
- •Вычисление условной плотности и условного математического ожидания
Геометрическое распределение
Геометрическое распределение приписывает точке kвероятность
Построим функцию распределения геометрического распределения
На следующем рисунке приведен график функции распределения геометрического распределения при p=0,4.
Случайная величина, имеющая геометрическое распределение называется геометрическая случайная величина. Для геометрического распределения используют обозначение
.
Пуассоновское распределение
Пуассоновское распределение приписывает точке kвероятность
Построим функцию распределения пуассоновского распределения
На следующем рисунке приведен график функции распределения пуассоновского распределения при =2.
Случайная величина, имеющая пуассоновское распределение называется пуассоновская случайная величина. Для пуассоновского распределения используют обозначение
.
Произвольное дискретное распределение
Общий вид функции распределения дискретного распределения, приписывающего вероятности действительным числам
Заметим, что скачок функции в точке
равен
Заметим, что данное определение дискретной случайной величины более общее, чем ранее введенное. Сообразите, почему? |
Случайная величина, имеющая дискретное распределение, обычно называется дискретная случайная величина. |
Функция распределения случайной величины
Если случайная величина имеет распределение с функцией распределения F, то говорят, что F – функция распределения случайной величины. В этом случае, очевидно,
Если нам будет важно отметить, какой случайной величине соответствует функция распределения F, будем отмечать это так
Непрерывные распределения на прямой
Распределение называется непрерывным, если его функция распределения непрерывна. Случайная величина, имеющая непрерывное распределение, обычно называется непрерывная случайная величина.
Для дискретных распределений мы вычисляли функцию распределения, зная вероятность. Теперь, наоборот, мы будем задавать функцию распределения и исследовать свойства получающейся вероятности.
Равномерное распределение на отрезке – мера Лебега.
Рассмотрим следующую функцию распределения
Какими свойствами обладает вероятность, соответствующая этой функции распределения?
Нетрудно увидеть, что вероятность отрезка, целиком лежащего внутри отрезка [0,1], равна его длине.
В общем случае для любого отрезка
его вероятность равна длине его пересечения с отрезком [0,1]
Вероятность одноточечного множества равна нулю.
Такая вероятностная мера называется мера Лебега на отрезке [0,1] или равномерное распределение на отрезке [0,1].
Равномерное распределение применяется в тех случаях, когда исход опыта – абсолютно случайная точка отрезка [0,1], например, случайный момент времени. Во многих языках программирования есть функция, возвращающая случайное число из отрезка [0,1] (rand(), random() и т.п. ) – датчик случайных чисел.Используя равномерное распределение, можно моделировать другие распределения, например, бернуллиевское. Действительно, если
равномерно распределена на отрезке [0,1], то
случайная величина
имеет
бернуллиевское распределение с параметром p.
Рассмотрим следующую функцию распределения
Покажите, что если , то. Нарисуйте график соответствующей функции распределения. |
эта функция распределения называется функция распределения равномерного распределения на отрезке [a,b]. Случайная величина, имеющая равномерное распределение на отрезке [a,b], называется равномерно распределенная на отрезке [a,b] случайная величина. Для равномерного распределения используют обозначение . |