- •Теория вероятностей и математическая статистика
- •Тетрадь № 3 Непрерывные случайные величины
- •Глава 3. Непрерывные случайные величины
- •3.1. Функция распределения и плотность
- •3.2. Числовые характеристики непрерывной случайной величины
- •3.3. Наиболее важные непрерывные случайные величины
- •3.3.1. Равномерный закон распределения нсв
- •Показательный закон распределенная нсв
- •3.3.3. Нормальный закон распределения нсв
3.2. Числовые характеристики непрерывной случайной величины
Для того, чтобы найти математическое ожидание и дисперсию непрерывной величины, следует закон ее распределения задать плотностью. Пусть случайная величина Х [a, b) и имеет плотность f(x). Тогда математическое ожидание определится формулой
(3.2.1)
а дисперсия формулой
(3.2.2)
или
(3.2.3)
Пример 4. Найти математическое ожидание и дисперсию случайной величины Х, закон распределения которой задан функцией распределения
Найдем плотность,
т.е. производную функции F*(x)
= 0,5(x2
- x).
Так как множество допустимых значений
составляет промежуток [1, 2), то на этом
промежутке плотность равна
и математическое ожидание и дисперсия
в соответствии с формулами (3.2.1) и (3.2.3)
равны
3.3. Наиболее важные непрерывные случайные величины
Рассмотрим некоторые НСВ, которые наиболее часто встречаются в практической работе.
3.3.1. Равномерный закон распределения нсв
Определение 1. Случайная величина Х [a, b) имеет равномерное распределение, если плотность постоянна, т.е.
(3.3.1)
Функция распределения имеет вид
(3.3.2)
Числовые характеристики равномерной случайной величины равны
(3.3.3)
(3.3.4)
Равномерному закону распределения подчиняются ошибки округлений и ошибки измерений с помощью шкал. Например, если приближенное число записано так z = 15,56 0,03 , то z может быть равномерно любым на промежутке [15,53; 15,59], т.е. ошибка равномерно распределена на [-0,03; 0,03].
Пример 5. Измеряется
масса тела М на весах , шкала которых
градуирована с точностью 5 г. Найти
вероятность того, что ошибка измерения
лежит в пределах
1 г. Случайная величина М
- ошибка измерения распределена равномерно
на [- 2,5; 2,5], так как при измерении с помощью
шкал эта ошибка составляет
цены деления шкалы прибора. Следовательно,
a
= -2,5 , b
= 2,5 и плотность в соответствии с формулой
(3.1) равна
Тогда
Показательный закон распределенная нсв
Определение 2. Случайная величина Т
подчиняется показательному
закону распределения, если она равна
времени между двумя последовательными
событиями простейшего потока.
Очевидно, функция
распределения величины Т:
может быть записана, используя вероятность
противоположного события, так
.
Но событие
означает, что за время t
не произошло ни одного события простейшего
потока. Если плотность потока
, то в
соответствии с формулой (2.3.7) можно
записать
т.е.
(3.3.5)
Плотность показательного распределения равна
(3.3.6)
Числовые характеристики :
(3.3.7)
(3.3.8)
Пример 6. Время бесперебойной работы прибора имеет показательное распределение со средним значением (математическим ожиданием) 10 час. Найти вероятность того, что прибор проработает без остановки более 15 час.
Так как М(Х) = 10, то
в соответствии с формулой (3.3.7)
Тогда
и
