- •1. События, частота и вероятность
- •2. Классификация событий
- •3. Классический способ нахождения вероятности
- •1. Элементы комбинаторики и вычисление вероятности событий
- •2. Геометрические вероятности
- •4. Теорема сложения вероятностей событий
- •5. Формула полной вероятности
- •1. Формула Бернулли
- •1. Закон распределения дискретной случайной величины
- •1. Функция распределения непрерывной и дискретной случайной величины
- •2. Свойства функции распределения
- •3. Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины
- •4. Свойства плотности вероятности
- •1. Равномерное распределение
- •2. Нормальное распределение
- •1. Математическое ожидание. Дискретные случайные величины
- •3. Дисперсия и среднее квадратическое отклонение случайной величины
- •4. Свойства дисперсии
- •Математичечская статистика
- •1. Генеральная и выборочная совокупность данных
- •2. Статистическое распределение выборки. Выборочный ряд, полигон, гистограмма и комулянта выборки.
- •1. Точечные оценки.
- •1. Простые и сложные статистические гипотезы.
- •2. Проверка статистических гипотез
1. Формула Бернулли
Пусть
вероятность того, в
независимых испытаниях событие
наступит ровно
раз, равна
.
Тогда имеет место следующая теорема.
Теорема (формула Бернулли).
,
где
- число сочетаний из
по
,
- вероятность
события
,
- вероятность события
(т.е.
вероятность не наступления события
).
Доказательство. Начнём с малого. Пусть обозначает исходное событие, т.е. появление ровно раз события в независимых испытаниях (вероятность появления в одном испытании, напомню, равняется ).
Событие
может, например, появиться (событие
)
следующим образом: вначале испытаний
событие
наступает ровно
раз, а затем оно
раз не наступает (значит, наступит
противоположное событие
):
.
Найдём вероятность этого события. Поскольку все события независимы («вероятность произведения равна произведению вероятностей»), то:
.
А вероятность
найдём исхитрившись. События
и
образуют полную группу, т.е.
.
Кроме того, они несовместны (т.к. вместе произойти не могут). Поэтому («вероятность суммы равна сумме вероятностей»):
,
Откуда:
.
Поэтому
.
Но событие может появиться и другим образом. Например,
.
Нетрудно
убедиться в том, что вероятность
по-прежнему равна:
.
Но как пересчитать
все эти возможности (ясно, что они все
являются несовместными, а поэтому
будет равно числу (сумме) всех этих
возможностей умноженной на
)?
Число всех возможных таких вариантов
событий
равно
,
числу способов,
которыми можно расположить
чисел по
местам (при этом порядок, занимаемый
числами, не имеет значение):
числа
располагаются по
местам (событие
),
числа
располагаются по
местам (событие
),
и т.д.
Поэтому
.
Что и требовалось доказать.
_______________
Пример. Для нормальной работы автобазы на линии должно быть не менее восьми автомашин, на автобазе всего десять машин. Вероятность невыхода каждой автомашины на линию равна . Найти вероятность нормальной работы автобазы.
Решение. Прежде всего поймём, что значит вероятность нормальной работы автобазы:
.
Причём
последнее равенство справедливо, т.к.
несовместными являются события «
машин на линии», «
машин на линии» и «
машин на линии».
Вероятность того, что автомашин на линии, равна «вероятности того, что в независимых испытаниях событие (выход одной машины на линию) наступит ровно раз»
,
где
- вероятность выхода одной машины на
линию, а
- вероятность невыхода одной машины на
линию. Поскольку по условию задачи
,
постольку
.
Окончательно,
.
Аналогично:
и .
Поэтому:
.
Сделаем вывод.
Поскольку в статистике считается, что
событие, вероятность которого «больше
достоверное событие», постольку базу,
иногда, будет «лихорадить». Полностью
нормальной её работу считать нельзя! А
для исправления ситуации следует
прикупить автомашины или поработать
над уменьшением вероятности «невыхода
каждой автомашины на линию».
Дискретны случайные величины
1. Закон распределения дискретной случайной величины
Начнём с примера. Если Вы сдаёте экзамен, то результатом сдачи может явиться:
а) сам факт сдачи экзамена, это известное нам случайное событие;
б) оценка, полученная
на экзамене. А когда речь идёт о
количестве,
то это уже новая характеристика, ранее
нами не исследованная. Это уже величина.
А поскольку она носит случайный характер
(заранее никак не угадаешь, сдадите ли
экзамен на «
»
или на «
»),
то это величина - случайная.
Так появляется необходимость рассмотрения
случайных
величин.
Определение.
Переменная
,
принимающая в результате испытаний
случайным образом одно и только одно
из конечной или бесконечной
последовательности значений
,
называется дискретной
случайной величиной,
если каждому значению
соответствует определённая вероятность
того, что переменная
примет значение
.
Обозначение.
Обозначать дискретные случайные величины
будем латинскими буквами
,
,
,...,
а их возможные значения
.
Определение. Зависимость вероятности от значения называется законом распределения вероятностей дискретной случайной величины.
Закон распределения удобно задавать в виде таблицы:
Значения случайной величины ( ) |
|
|
|
|
|
|
Вероятности
значений ( |
|
|
|
|
|
|
Получается так называемый ряд распределений дискретной случайной величины.
Причём
(что очень важно!) события
- несовместные и единственно возможные
(переменная
принимает одно и только одно значение),
поэтому (по теореме сложения вероятностей
и т.к. в итоге получается достоверное
событие):
,
если принимает конечное число значений, и
,
если принимает бесконечное число значений. То есть получается необходимое условие существования закона распределения!
Закон распределения дискретной случайной величины можно задавать графически:
Рис. 5.1. Многоугольник распределения.
Получается так называемый многоугольник распределения вероятностей дискретной случайной величины (на рис. 5.1 – ломаная линия, жирная).
_______________
Пример. Составить закон распределения числа попаданий в цель при четырех выстрелах, если вероятность попадания при одном выстреле равна .
Решение.
Прежде всего, разберём, сколько значений
может принимать случайная величина
в данном случае. Можем совсем промахнуться
(
будет равно
),
попасть один раз из четырёх (
),
попасть два раза из четырёх (
),
попасть три раза из четырёх (
),
попасть четыре раз из четырёх (
).
Теперь о вероятностях.
Нас интересует вероятность:
раз попасть при четырёх выстрелах. Иными
словами, вероятность
того, что в
независимых испытаниях событие
наступит ровно
раз. В схеме Бернулли мы её обозначали
как
,
а находили по формуле
:
.
Аналогично
,
.
Причём легко подсчитать, что:
.
Поэтому закон распределения числа попаданий в цель при четырех выстрелах имеет вид
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Непрерывные случайные величины

)