- •Теория вероятностей
- •Введение
- •1. Случайные события. Вероятность событий
- •1.1. Элементы комбинаторики
- •1.1.1 Повторные выборки
- •Число способов выбора двух элементов
- •Число выборок из трех элементов
- •1.1.2. Бесповторные выборки
- •1.3. Алгебра событий
- •1.2. Основные понятия теории вероятностей
- •1.4. Частота события
- •1.5. Статистическое определение вероятности
- •1.6. Классическое определение вероятности
- •1.7. Свойства вероятностей
- •0Р(а)1.
- •1.8. Геометрические вероятности
- •1.9. Теорема умножения вероятностей. Условная вероятность
- •1.10. Теорема сложения вероятностей
- •1.10.1. Вероятность суммы событий
- •1.10.2. Вероятность появления хотя бы одного события
- •1.11. Формула полной вероятности. Формула Байеса
- •1.11.1. Формула полной вероятности
- •1.11.2. Вероятность гипотез. Формула Байеса
- •2. Повторные независимые испытания
- •2.1. Формула Бернулли
- •2.2. Формулы Лапласа
- •2.2.1 Локальная теорема Лапласа
- •2.2.2. Интегральная теорема Лапласа
- •2.3. Формула Пуассона
- •2.4. Простейший поток событий
- •3. Случайные величины
- •3.1. Понятие случайной величины
- •3.2. Законы распределения дискретных случайных величин
- •3.3. Законы распределения непрерывных случайных величин
- •3.3.1. Интегральная функция распределения
- •3.3.2. Показательный закон распределения
- •3.3.3. Дифференциальная функция распределения
- •3.3.4. Равномерное распределение
- •3.3.5. Распределение Коши
- •4. Числовые характеристики случайных величин
- •4.1. Математическое ожидание и его свойства
- •4.1.1. Математическое ожидание
- •4.1.2. Свойства математического ожидания
- •4.2. Дисперсия и среднее квадратическое отклонение
- •4.2.1. Дисперсия случайной величины
- •4.2.2. Свойства дисперсии
- •4.2.3. Среднее квадратическое отклонение
- •4.3. Моменты случайных величин
- •4.4. Примеры нахождения законов распределения
- •5. Нормальный закон распределения
- •5.1. Геометрический смысл параметров m и σ
- •5.2. Вероятностный смысл параметров функции распределения
- •5.3. Вероятность попадания случайной величины в заданный интервал
- •5.4. Вероятность отклонения случайной величины от математического ожидания
- •6. Системы случайных величин
- •6.1. Функция распределения
- •6.2. Плотность распределения
- •6.3. Закон распределения системы двух дискретных случайных величин
- •6.4. Зависимые и независимые случайные величины
- •6.5. Операции над случайными величинами
- •6.6. Числовые характеристики системы двух случайных величин
- •6.6.1. Ковариация двух случайных величин
- •6.6.2 Коэффициент корреляции
- •6.9. Двумерный нормальный закон распределения
- •7. Предельные теоремы теории вероятностей
- •7.1. Центральная предельная теорема
- •7.2. Интегральная теорема Лапласа
- •7.3. Распределение частоты события
- •7.4. Закон больших чисел
- •7.5. Неравенство Чебышева
- •7.6. Теорема Чебышева
- •7.7. Теорема Бернулли
- •7.8. Принцип практической уверенности
- •7.9. Правило трёх сигм
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Рекомендуемый Библиографический список
- •Теория вероятностей
- •680021, Г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.
4.1.2. Свойства математического ожидания
Свойство 1. Математическое ожидание постоянной равно самой этой постоянной.
Постоянная С принимает это значение с вероятностью, равной единице, и по определению М(С)=С1=С.
Свойство 2. Математическое ожидание алгебраической суммы случайных величин равно алгебраической сумме их математических ожиданий.
Ограничимся доказательством этого свойства только для суммы двух дискретных случайных величин, т.е. докажем, что
![]()
Под суммойдвух дискретных случайных
величин понимается случайная величина,
которая принимает значения
с вероятностями
.
По определению

но
,
где
– вероятность события
,
вычисленная при условии, что
.
В правой части последнего равенства
перечислены все случаи появления
события
,
поэтому
равна полной вероятности появления
события
,
т.е.
.
Аналогично
.
Окончательно имеем
.
Свойство 3.Математическое ожидание произведения двух независимых случайных величин равно произведению их математических ожиданий.
Приведем доказательства этого свойства только для дискретных величин. Для непрерывных случайных величин оно доказывается аналогично.
Пусть ХиУнезависимы и имеют законы распределения
|
Х |
|
|
… |
|
, |
|
Р |
|
|
… |
|
|
У |
|
|
… |
|
. |
|
Q |
|
|
… |
|
Произведением
этих случайных величин будет случайная
величина, которая принимает значения
с вероятностями, равными (в силу
независимости случайных величин)
.
Тогда
![]()
Следствие. Постоянный множитель можно выносить за знак математического ожидания.
Так как постоянная С не зависит от того, какое значение примет случайная величина X, то по свойству 3. имеем
М(С·Х)=М(С)М(Х)=СМ(Х).
Если a и b постоянные, то М(а·Х+b)=а·М(Х)+b.
Пример 4.4.
Математическое ожидание числа появления события в схеме независимых испытаний.
Пусть производится n независимых опытов, вероятность появления события в каждом из которых равна р. Число появлений события в этих n опытах является случайной величиною Х, распределённой по биномиальному закону. Однако непосредственное вычисление её среднего значения громоздко. Для упрощения воспользуемся разложением, которым будем пользоваться в дальнейшем неоднократно. Число появлений события в n опытахсостоит из числа появлений события в отдельных опытах, т.е.
![]()
где
имеет закон распределения, рассмотренный
в примере 3.2 (принимает значение 1, если
событие в данном опыте произошло, и
значение 0, если событие в данном опыте
не появилось).
|
|
0 |
1 |
. |
|
Р |
1-р |
р |
Поэтому
или
т.е. среднее число появлений события вnнезависимых опытах
равно произведению числа опытов на
вероятность появления события в одном
опыте.
Например, если вероятность попадания в цель при одном выстреле равна 0,1, то среднее число попадания в 20 выстрелах равно 200,1=2.
4.2. Дисперсия и среднее квадратическое отклонение
Дисперсия и среднее квадратическое отклонение дают представление о разбросе случайных величин относительно их среднего значения.
