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

Лекции

.pdf
Скачиваний:
62
Добавлен:
28.06.2014
Размер:
746 Кб
Скачать
☆

Из того, что аксиомы выполняются, следует, что все формулы, справедливые для вероятности, верны и для условной вероятности, например:

PB A 1 PB A

PB A1 A2 PB A1 PB A2 PB A1 A2

20. Формула умножения вероятностей.

Вероятность одновременного наступления двух событий (формула умножения вероятностей):

P A / B

P AB

, P B 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P AB P B P A / B P A P B / A

 

 

 

P AB

 

 

 

 

P B / A

, P B 0

 

 

 

 

 

P A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обобщение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P A1 A2...An 1 An

P A1 P A2 / A1 P A3 / A1 A2 ... P An / A1 A2...An 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P A / A A ...A

... P A

P A / A

P A / A A ...

P A A ...A

 

A

P A A ...A

 

1 2

n 1

 

 

n

 

1 2

n 1

n 1 2 n 1

1

2 1

3 1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P An

/ A1 A2 ...An 1

 

 

 

 

 

 

 

30. Независимость случайных событий.

Определение 2.

Событие A независимо от B, если наступление B не изменяет вероятности A,

т. е. P A / B P A .

Теорема 1.

Если A независимо от B, то и B независимо от A (говорят, что A и B независимы).

P B / A

P AB

 

P B P A / B

 

P B P A / B

P B

P A

 

P A

 

P A / B

 

 

 

 

 

Теорема 2.

Если A и B независимы, то независимы также: а) A и B

б) A и B

в) A и B

P A / B 1 P A / B 1 P A P A P A / B P B / A

Теорема 3.

Если A и B независимы, то P AB P A P B .

Из формулы умножения вероятностей.

Определение 3.

События A и B называются независимыми, если справедливо P AB P A P B .

Замечание.

Если два события физически независимы, то появление одного из них не

меняет вероятности другого, т. е.

P A / B P A

P B / A P B

P AB P A P B

Теорема 4.

Для физически независимых событий соотношение P AB P A P B можно

использовать для определения вероятности одновременного наступления событий P AB по P A и P B .

Пример.

A

 

Появление г ерба при

,

P A 1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

бросании первой монеты

 

 

B

 

Появление г ерба при

, P B 1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

бросании второй монеты

 

P AB P A P B

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

40. Формула полной вероятности.

Пусть

A1, A2 ,

..., An , ...

–

полная группа событий с вероятностями

P A1 ,

P A2 , ..., P An , ...

и

имеется случайное событие B и условные

вероятности P B / A1 , P B / A2 , ..., P B / An , ..., тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P B P Ai P B / Ai

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

B B B An B An ,

B Ai B Aj Ø, i j

 

 

n

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P B P BAi

P Ai P B / Ai

 

 

i 1

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

40. Формула для апостериорных вероятностей гипотез (Байера).

Имеется полная группа событий A1, A2 , ..., An , ... (гипотез).

Априорные

вероятности

 

гипотез P A1 ,

P A2 , ...,

P An , ... .

Эксперимент

проведён, но неизвестно,

но известно, что B имеет место, тогда можем

посчитать

 

 

 

 

 

апостериорные

 

 

вероятности

P A / B

P An B

 

P An P B / An

 

 

 

P An P B / An

.

 

 

 

 

P B

 

 

 

 

n

P B

 

 

 

 

 

 

 

 

P Ai P B / Ai

i 1

Замечание.

P An / B 1

n

1 – нормирующий множитель.

P B

Пример.

Есть пять ящиков с шарами:

2 ящика состава A1 : 2 белых, 1 чёрный шар.

1 ящик состава A : 10 чёрных шаров.

2

2 ящика состава A : 3 белых, 1 чёрный шар.

3

Эксперимент

1)Наудачу выбирается ящик;

2)Из выбранного ящика наудачу вынимается шар. Какова вероятность того, что шар белый?

 

выбран

 

B

 

 

белый шар

A

выбран

ящик ,

P A

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

A1

 

 

1

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

выбран

ящик ,

P A

1

 

 

 

 

 

 

2

 

A

 

 

2

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

выбран

ящик ,

P A

2

 

 

 

 

 

 

3

 

A

 

 

3

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P B / A

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P B / A 0

 

P B

2

 

2

 

1

0

3

 

2

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

5

3

 

 

5

 

 

 

 

4

5

30

P B / A

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Известно, что событие B имеет место. Какова вероятность выбора каждого из ящиков?

P A / B

 

P A1 P B / A1

 

 

8

 

 

P B

 

 

1

 

 

17

 

 

 

 

 

P A / B

 

P A2 P B / A2

0

 

P B

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P A / B

P A3 P B / A3

 

 

9

 

 

 

3

 

P B

 

17

 

 

 

Лекция № 3.

ОДНОМЕРНЫЕ СЛУЧАЙНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ.

10. Определение.

Определение 1.

Вещественно-значная функция f , заданная на вероятностном пространстве , S, P называется случайной величиной.

Определение 2.

Случайная величина называется дискретной, если множество её значений конечно или счётно.

: x1,

x2 , ...,

xk , ...

P x1 ,

P x2 ,

..., P xk , ...

P xi 1

i

P(xi)

A

x1 x2 x3 x4 .... xk .... xi

А – числовое множество, тогда P A P xi

xi A

Пример.

Бросание двух игральных костей. Рассматривается случайная величина – сумма очков.

i, j

f i j

: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12

P :

1

,

2

,

3

,

4

,

5

,

6

,

5

,

4

,

3

,

2

,

1

36

36

36

36

36

36

36

36

36

36

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P( )

A

2 3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

 

Вероятность неуспеха А (не появления)

A 3.4 ; 5.6

P A P 4 P 5 363 364 367

20. Независимые испытания Я. Бернулли (биномиальный закон распределения).

Рассматривается элементарный опыт (бросание монеты, кубика, стрельба по мишени) и случайное событие (выпадение герба, выпадение чётного числа, попадание).

Вероятность успеха А (появления) P A p .

P A q .

Основной эксперимент: независимо повторяем n раз элементарный опыт. Рассматриваем случайную величину – количество успехов.

: 0, 1, 2, ..., n P k Cnk pk qn k

1) Докажем для случая n = 3, k = 2.

 

A 1 успех

 

 

 

 

 

 

 

 

0 неуспех

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0 1

 

 

 

 

2

n

2

3

8

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

P 0 1

1 P 1

1

0 P 1 0

1 qpp p2q

P 2 P 0 1 1 1 1 0 1 0 1 3 p2q

2) Для произвольных n и k.

P k Ck pk qn k

 

n

 

 

P k Ck pk qn k

обозн.

 

P

n

 

k

Обозначение:

Bi n, p

Читается: «Случайная величина подчиняется биномиальному закону с

параметрами n и p», где n – число испытаний одного события, p – вероятность появления любого из них.

n

Покажем, что Pk 1.

k 0

n

n

Pk

Cnk pk qn k p q n 1n 1

k 0

k 0

pk

p = 0.1

 

1 2 3 4 5 6

....

n

p = 0.5

pk

1 2 3 4

5 6

....

n

pk

p = 0.7

 

 

1 2 3 4 5 6

....

n

Пример.

10 бросаний монеты. Случайное событие – количество появлений герба.

 

 

1

Bi n 10, p

 

 

 

 

 

2

P число г ербов

P 5 C5

 

1 5

 

1

10 5

 

 

252

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

равно 5

 

 

 

2

 

2

 

 

1024 4

Утверждение.

 

 

Наивероятнейшее число успехов m : pm

max pk ,

m np , а если точнее

 

0 k n

 

np q m np p .

p

m

p

m 1

Cm pmq

 

 

 

n

p p

m 1

Cm pmqn m

m

 

 

 

n

n m Cm 1 pm 1qn m 1

pmqn m

 

pm 1qn m 1

 

 

 

q

 

 

 

p

m np q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n m

 

m 1

 

 

 

n m

m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cm 1 pm 1qn m 1

 

pmqn m

 

pm 1qn m 1

 

p

 

 

q

 

m np p

 

 

 

 

 

 

 

n

 

m

n m 1

 

 

m

n m 1

 

 

 

 

 

 

30. Теоремы Муавра-Лапласа о «нормальном» приближении биномиального закона.

Смысл теоремы:

 

Рассматривается

Bi n, p , n .

pk

 

1 2 3 4 5 6 .... n1 n2 n

Теорема 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Локальная теорема Муавра-Лапласа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть 0 p 1,

n , k , x

0 , где x

 

 

k

np

 

– нормальное значение числа

k

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

x 2

 

 

 

 

 

 

успехов k, тогда P k Ck pk qn k

 

1

 

 

 

2npq

 

 

1

 

x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

npq

 

 

 

 

2

 

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическое использование:

 

 

1

 

x

np

P k

 

 

 

 

k

 

 

, x

 

 

 

 

 

 

 

 

npq

 

 

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

e

x 2

 

 

2

 

 

 

 

npq

 

 

 

 

 

Теорема 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегральная теорема Муавра-Лапласа.

 

 

 

 

 

 

 

Пусть 0 p 1,

n , a

a, b

b , где

a

k1

np

 

, b

k2

np

– нормированное

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

n

npq

n

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

np

 

число успехов, тогда P k k

P a

 

 

1

2

 

n

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

b

x dx .

 

 

n

n

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

np

 

 

P an

 

 

 

 

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

xk x

an xk bn

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

P k

 

 

 

xk

x xk 1 xk

 

 

 

 

bn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k np

 

an xk bn

npq

 

 

 

npq

 

 

 

an

 

 

bn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

np

 

 

P an

 

 

 

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

b

x dx

 

 

n

n

 

 

 

 

an \

a

 

 

 

 

 

 

bn

 

 

 

 

 

np

 

 

 

 

 

b

 

P a

 

 

b

 

 

 

x dx b a

 

n

 

npq

n

n

 

 

 

 

 

 

a

\

a

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bn

 

 

z

z x dx

z z

z – функция нормального распределения.

Практическое использование:

 

 

k

2

np

k

np

P k1

k2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

npq

 

 

 

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условия использования:

1.Математическая рекомендация: npq 25 ;

2.Если 0.1 p 0.9 , то npq 5.

3.Техническая рекомендация: npq 9 .

Пример.

n бросаний монеты.

– количество гербов.

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Bi n, p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

0.95

P

 

 

n

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 100 50 10

2%

n 10000 5000 100

Доказательство:

P n n n2 2

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n np

 

 

 

 

n np

2 2 см. в таблицах

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

npq

 

 

npq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.975 0.025 0.95

Лекция № 4.

ОДНОМЕРНЫЕ СЛУЧАЙНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ.

40. Теорема Пуассона о приближении биномиального распределения пуассоновским.

Смысл теоремы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассматривается

 

 

Bi n, p , n , p 0 , в этом случае

 

 

 

 

P k C k pk qn k тяжело посчитать np k

e np

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пуассона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть p 0, n , np a ,

тогда P k C k

pk qn k

ak

e a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

k!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nk 1

 

1

1

2

... 1

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cnk

 

 

n n 1 ... n k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

n

 

 

 

 

nk

 

 

nk k!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nk k!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

k!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

np n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qn

 

1 p

 

n

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) q

n k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

k

 

 

 

1

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 p

 

1 p

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

p 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) P k Cnk pk qn k

Cnk

 

np k qn k

 

ak

e a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

k!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e a

e aea

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначение:

P0 a

Читается: «Случайная величина подчиняется закону Пуассона с параметром a».

50. Однородный пуассоновский поток событий (простейший поток событий).

Имеется поток событий – точки на оси времени. Предположения:

1)Отсутствие последействия: появление точек на непересекающихся интервалах – события независимые.

k1

k2

∆t1

∆t2