
- •Вузком смысле слова под законом больших чисел понимается ряд математических теорем, которые утверждают
- •В начале сформулируем и докажем необходимое в дальнейшем
- •Предположим, что случайная величина Х дискретна и ее ряд распределения имеет вид:
- •Тогда дисперсия окажется больше полученной суммы:
- •Пусть Х - равномерно распределенная на отрезке [0;10] случайная величина.
- •Для равномерно распределенной CВ матожидание и дисперсия находятся:
- •ТЕОРЕМА ЧЕБЫШЕВА
- •КОММЕНТАРИЙ
- •Говорят, что при достаточно большом числе опытов среднее арифметическое наблюдаемых значений случайной величины
- •Пусть Хi - значение, принятое случайной величиной Х в i-ом опыте.
- •В качестве СВ Х подставим Yn
- •Следствием закона больших чисел является теорема Я. Бернулли.
- •ТЕОРЕМА БЕРНУЛЛИ
- •КОММЕНТАРИЙ
- •Пусть Х - случайная величина, которая равна 1, если событие А произошло в
- •Частота γn представляет собой величину

Вузком смысле слова под законом больших чисел понимается ряд математических теорем, которые утверждают приближение средних характеристик большого числа опытов к некоторым постоянным величинам.
Вшироком смысле этот закон утверждает, что при очень большом числе случайных явлений их средний результат перестает быть случайным и может быть предсказан с большой степенью вероятности.

В начале сформулируем и докажем необходимое в дальнейшем
Пусть Х - случайная величина с мат. ожиданием mx и дисперсией Dx. Тогда
для любого ε>0 вероятность того, что случайная величина Х отклонится от своего мат. ожидания больше, чем на ε, ограничена сверху величиной Dx/ ε 2

p( |
|
|
X mx |
|
) Dx |
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Предположим, что случайная величина Х дискретна и ее ряд распределения имеет вид:
xi |
|
x1 |
x2 |
… |
xn |
||
pi p1 |
p2 |
… |
pn |
||||
Запишем дисперсию этой СВ: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
D[ X ] M[( X mx )2 ] (xi mx )2 pi |
|||||||
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
Оставим в этой сумме только те |
|||||||
слагаемые, |
|
которые |
отвечают |
||||
условию |
|
xi mx |
|
|
|
|
|
|
|
|

Тогда дисперсия окажется больше полученной суммы:
D[ X ] (xi mx )2 pi
Делаем замену: xi mx
(xi mx )2 2
Тогда неравенство сохраняется:
D[ X ] 2 pi 2 pi
Последняя |
|
xi mx |
|
|
|
|
xi mx |
|
|
|
|
|
|
||||||
сумма |
представляет собой |
вероятность события, что разность СВ Х и ее математического ожидания
будет больше ε:

pi p( X mx )
xi mx
Следовательно неравенство
примет вид:2 |
|
X mx |
|
|
) |
|||||||
|
|
|||||||||||
|
|
Dx p( |
|
|
|
|||||||
Откуда окончательно |
|
|
||||||||||
|
|
получаем: |
|
|
||||||||
|
|
p( |
|
X mx |
|
) Dx |
|
|||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Пусть Х - равномерно распределенная на отрезке [0;10] случайная величина.
Оценить с помощью неравенства Чебышева вероятность отклонения случайной величины от своего математического ожидания больше, чем на 0.5.

Для равномерно распределенной CВ матожидание и дисперсия находятся:
M[ X ] |
|
D[ X |
] |
( )2 |
|||||
|
|
|
12 |
||||||
|
2 |
||||||||
где α и β - концы отрезка. |
|
|
|||||||
Тогда: M[X]=5, D[X]=100/12=8.3. |
|||||||||
Примерим неравенство Чебышева: |
|||||||||
p( |
|
X 5 |
|
0.5) |
8.3 |
33.2 |
|||
|
|
||||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
0.52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Искомая вероятность, равная на самом деле 0.9, получается менее, чем 33.2. Это слишком грубая оценка.

ТЕОРЕМА ЧЕБЫШЕВА
Пусть Х -СВ с математическим ожиданием a и дисперсией d. Будем проводить серии из n независимых опытов и вычислять среднее арифметическое Yn значений,
принятых СВ в этих опытах. Тогда для юбого ε>0 вероятность того, что отклонение реднего арифметического от мат. ожидания дет больше, чем ε, будет стремиться к нул при неограниченном возрастании числа опытов в каждой серии :

p( |
|
Yn a |
|
) 0, |
n |
|
|