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

2 курс / Анализ данных / НЕПРЕРЫВНЫЕ СЛУЧАЙНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
15.06.2025
Размер:
1.03 Mб
Скачать

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

 

 

 

 

 

а + а + ... + а

 

 

 

E( Х1 ) + Е( Х 2 ) + ... + ( Х п )

 

 

 

па

 

=

п раз

=

= а .

п

п

п

 

 

 

Для ответа на вопрос задачи даже не обязательно знать значение а ,

достаточно воспользоваться теоремой Чебышёва:

 

 

 

 

 

 

 

X1 + X 2 + ... + X n

 

 

 

С

 

P

 

 

a

 

1

 

 

n

п 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X1 + X 2 + ... + X1000

 

 

 

4

= 0,6 .

 

P

 

 

a

0,1

1

 

 

1000

1000 0,12

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: вероятность того, что среднее этих величин отклонится

по модулю от среднего арифметического

их математических ожиданий

меньше, чем на 0,1 будет более 0,6.

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

Прямым следствием теоремы Чебышёва является теорема Бернулли,

которая даёт теоретическое обоснование замене неизвестной вероятности события относительной частотой, полученной при п повторных независимых испытаниях, проводимых при одном и том же комплексе условий.

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

Теорема Бернулли. Если в каждом из п независимых испытаний вероятность p = P( A) появления некоторого события А постоянна,

то вероятность отклонения по модулю относительной частоты k n

от вероятности p = P( A) удовлетворяет условию для любого числа 0 :

 

k

 

 

 

pq

 

 

 

 

 

 

,

P

 

 

p

 

1

 

n

п 2

 

 

 

 

 

 

и если п , то

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

=1.

lim P

 

 

p

 

n

n

 

 

 

 

 

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

Из условия теоремы Бернулли следует, относительная частота

наступления события kп сходится по вероятности

к теоретической вероятности p = P( A) этого события.

Таким образом, обоснована замена неизвестной вероятности относительной частотой события.

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

Пример 15.

Оценить вероятность того, что частота выпадения герба при 10000 подбрасываниях монеты отклонится по модулю от 12 меньше, чем на 0,01.

Решение.

Для ответа на вопрос задачи нам даже не обязательно знать, сколько раз из 10000

подбрасываний выпал герб, чтобы точно определить относительную частоту выпаде-

ния герба, достаточно воспользоваться условием из теоремы Бернулли:

 

 

 

 

pq

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

< 0,01

≥ 1 −

 

2

2

= 1 −

= 0,75.

P

 

 

p

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

п

2

 

2

10000 0,012

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: вероятность того, что частота выпадения герба

при 10000 подбрасываниях монеты отклонится по модулю от 1 2

меньше, чем на 0,01 будет больше 0,75.

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

Центральная предельная теорема определяется группой теорем,

устанавливающих условия возникновения нормального закона распределения. Важнейшее место в этой группе занимает теорема Ляпунова. Мы сформулируем её в наиболее простой форме.

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

Теорема Ляпунова.

Если случайные величины X1, X 2 , ..., X n независимы,

имеют одинаковые математические ожидания и дисперсии:

E( X1) = E( X 2 ) = ... = E( X n ) = a D( X1) = D( X 2 ) = ... = D( X n ) = 2 ,

а также абсолютный центральный момент третьего порядка

3 = E(X E( X ) 3 ), то при неограниченном увеличении

п (n ) закон распределения суммы этих величин

Sn = X1 + X 2 + ... + X n неограниченно приближается

к нормальному закону.

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

Для решения задач удобно использовать «более аналитическую»

формулировку этой теоремы, рассматривая переход от величины Sn = X1 + X 2 + ... + X n

к центрированной и нормированной величине

Sn' = Sn E(Sn ) . (Sn )

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

После несложных преобразований с использованием свойств математического ожидания и дисперсии суммы независимых величин

получим выражение для Sn' :

Sn' = Sn na .

n

ДЕПАРТАМЕНТ МАТЕМАТИКИ

Условие «неограниченно приближается к нормальному распределению»

означает, что функция распределения величины Sn' в пределе

даст функцию распределения нормально распределённой величины при = 0 и =1:

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

F (x) = P( X x) = 0,5 +

 

 

 

= 0,5

+ (х).

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В нашем случае имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim P(Sn'

x) = 0,5 + (x)

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Или подробнее:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X1 + X 2

+ ... + X n

na

 

 

+ (x) .

 

lim P

 

 

 

 

 

 

 

x

= 0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n