Добавил:
Я и кто? Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Презентации / Lektsia56_FunktsiiSV_predelnye_teoremy.pptx
Скачиваний:
17
Добавлен:
11.12.2022
Размер:
334 Кб
Скачать
☆

Функции от случайных величин

Лекция по Теории вероятностей и математической статистике

Пусть имеется вероятностное пространство

( ,U ,,P)

и на нем задана случайная величина X ( )

. Пусть также

имеется некоторая функция y (x). Этой функцией можно подействовать и на случайную величину X . В результате получим новую случайную величину:

Y ( X ) ( X ( ))

Задача: зная вероятностные характеристики с.в. и функцию

найти вероятностные характеристики

Функции от дискретной случайной величины

Если с.в. X дискретная с законом распределения

pi P(X xi ), i 1, n,

 

то с.в. Y ( X ) также будет дискретной с законом:

pj P(Y yj ), y j (xi ).

Числовые характеристики:

 

m

n

MY M ( ( X )) yj pj (xi ) pi ,

j 1

i 1

m

n

DY D( ( X )) ( yj MY )2

pj ( (xi ) MY )2 pi ,

j 1

i 1

• Если функция ( X ) монотонна, то каждому значению X

cоответствует единственное значение Y , причем вероятности соответствующих значений одинаковы .

Пример. Y X 3 X 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

1

2

3

 

 

pi

0.3

0.3

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yj

 

3

 

11

 

31

 

 

p j

 

0.3

 

0.3

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•Если функция ( X ) немонотонна, то различным значениям

X может cоответствовать одно значение Y . В этом случае для отыскания вероятности значений Y необходимо сложить вероятности всех значений , соответствующие данному значению . X

Пример. Y

Y X 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

-1

0

1

 

 

pi

0.3

0.3

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yj

 

0

 

1

 

 

 

p j

 

0.3

 

0.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Функции от непрерывной случайной величины

• Теорема. Если с.в.X - непрерывна с плотностью

pX (x)

,

а функция

- дифференцируема и монотонна, то плотность

распределения с.в.

 

 

выражается формулой:

 

 

 

 

Y ( X )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p ( y) p ( 1

( y))

 

d 1 ( y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство. Если

 

строго

 

возрастает:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

X

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F ( y) P(Y y) P( ( X ) y) P( X 1( y)) F ( 1( y))

Если

Y

строго убывает:

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

1 ( y)

 

 

 

 

 

 

pY ( y) FY ( y) FX ( 1( y))

pX ( 1( y))

 

0.

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F ( y) P(Y y) P( ( X ) y) P( X 1( y)) 1 F

X

( 1

( y))

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p ( y) p

X

( 1( y)) d 1 ( y) 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•Следствие. Если функция не является монотонной, то интервал значений X следует разбить на промежутки монотонности, на каждом из них применить теорему и найти

pYi ( y) , а затем вычислить:

pY ( y) pYi ( y)

i

Числовые характеристики:

MY M ( ( X )) (x) pX (x)dx,

DY D( ( X )) ( (x) MY )2 pX (x)dx.

Предельные теоремы теории вероятностей

•Предельные теоремы возникают в задачах, в которых рассматриваются с.в., являющиеся суммами большого числа других с.в. (т.е. с.в., зависящие от многих случайных факторов). Некоторые свойства таких с.в. описываются совокупностью предельных теорем.

• Предельные теоремы

 

 

Закон больших чисел устанавливает

Центральная предельная теорема

предельные значения с.в.

 

Устанавливает

предельные

распре-

 

 

 

 

деления с.в.

 

 

Группа теорем, которые устанавливают

Группа теорем, которые устанавливают,

устойчивость

средних

значений:

при

что при достаточно общих и

большом числе испытаний (в которых

естественных

условиях

закон

с.в. будет

принимать различные

распределения суммы большого числа

значения)

среднее

значение

всех

с.в. Близок к нормальному.

 

результатов перестает быть случайным и

Частный случай – предельные теоремы в

может быть предсказано с достаточной

схеме Бернулли

 

 

точностью. Это утверждение остается

 

 

 

верным и при наблюдении за

 

 

 

различными с.в., имеющими различные

 

 

 

распределения.

 

 

 

 

 

• Закон больших чисел

Пусть имеется с.в. X , принимающая в n опытах значения x1 xn

сматематическим ожиданием MX mX

идисперсией DX dX

Рассмотрим с.в.

Y - среднее арифметическое наблюдаемых

значений:

n

 

 

 

Y 1 xi

 

 

 

n i 1

1

 

 

n

 

 

MY mY 1 Mxi

n mX mX

 

n i 1

n

 

Т.е. математическое ожидание среднего арифметического не зависит от числа опытов и равно математическому ожиданию X

 

1

n

1

n dX dX

DY dY

Dxi

2

2

Т.е.

n

i 1

n

n

 

 

 

 

dY n 0

Соседние файлы в папке Презентации