- •2.Зависимые события, условные вероятности, вывод формулы, признак независимости событий, формула полной вероятности,формулаБайеса,ее практическое приминение.
- •7.Формулы для моментов линейных функций от двух дискретных случайных величин,понятие безграничной делимости,примеры.
- •Вероятностей непрерывной случайной величины
- •Характеристическая функция непрерывной случайной величины
- •Плотность распределения Лапласа
- •12.Случайные величины с плотностями распределения вероятностей:arcsin и Коши;графики,числовыехарактеристики,моменты,примеры расчета по заданию экзаменатора.
- •16.Функции от непрерывных случайных величин:вывод общей формулы,вывод формулы для плотности распределения линейной функции от непрерывной случайной величины.
- •20.Ковариационная матрица двумерной непрерывной случайной величины,коэффициенткорреляции,пределызначений,доказательство;независимость и некоррелированность:понятие и признаки.
- •19.Двумерные случайные величины,функцияраспределения,плотностьраспределения,маргинальныеплотности,формулы для вычисления вероятностноймеры двумерной области,числовые характеристики.
- •Числовые характеристики
- •Многомерная случайная величина (случайный вектор)
16.Функции от непрерывных случайных величин:вывод общей формулы,вывод формулы для плотности распределения линейной функции от непрерывной случайной величины.
,где
,
,
,
.Выполним
подстановку:
=
.В
результате мы получили рекуррентную
формулу для вычисления значений гамма
- функции.Еслиx
- целое положительное число, x
= n, то в соответствии с
этой рекуррентной формулой имеем
.Вычислим
(1)
отдельно:
Поэтому
В частности, (1)
= 0Г(0)
= 0! = 1.В дальнейшем нам
понадобятся следующие значения гамма
- функции от дробных аргументов:
,
,
.Последние
два значения гамма-функции получены с
использованием только что выведенной
рекуррентной формулы.Пусть задана
непрерывная дифференцируемая функция
от случайной величины :
= f ().
Известна плотность распределения
случайной величины
:
(x). Задача состоит в том,
чтобы найти плотность распределения
(y)
случайной величины.Подобная
задача возникает в технике, когда
случайные процессы или измеряемые
величины, возмущенные случайными
помехами, претерпевают нелинейные
преобразования, и возникает задача
прогнозирования характеристик сигнала,
который получается в результате этого
преобразования.Для вывода необходимого
соотношения воспользуемся рис. 20. На
этом рисунке представлены: функция
преобразования y = f(x)
и плотность распределения (x).
Функция преобразования предполагается
монотонной, и это свойство функции
преобразования практически всегда
имеет место в технических устройствах:
средствах измерения, измерительныхпреобразователях
и регуляторах. В силу взаимной однозначности
преобразования случайная величина
принимает значения из интервала y,
в точности с той же вероятностью, с
которой случайная величина
принимает значения из интервала x.
Поскольку вероятностная мера интервала
есть площадь под кривой плотности
распределения на этом интервале, это
означает, что площади заштрихованных
фигур на рис. 20 должны быть равны:
,где
,
-
точки, находящиеся внутри выделенных
интервалов x
и
,
-
значение искомой плотности распределения
в точке
.Из
этого выражения следует:
.Заметим
здесь, что ширина интервала
,
в который преобразуется интервал x,
не зависит от знака
производной функции преобразования, и
это обстоятельство мы учтем при выполнении
предельного перехода
.В
силу инвариантности первого дифференциала
производная
выражается через производную от обратной
функции:
Кроме
того в выражении для (y)
необходимо выразить аргумент x
плотности распределения (x)
через y с помощью обратной функции :
.
В итоге окончательно получим:
.Пример:
Случайная величина
образуется в результате линейного
преобразования случайной величины
:
.
В данном случае реализуется функциональное
преобразование
,
обратная функция
,
производная от нее по y
равна
.
В результате подстановки в общую формулу
получим:
.Это
означает, что любое линейное
преобразование не изменяет вид плотности
распределения случайной
величины. Изменяется лишь масштаб и
смещение от начала координат.
и для ее характеристической
функции,где–случайная
величина с нормальной плотностью
распределения N(0;1)
Случайная величина
распределена нормально:
.
Функция преобразования
.
Эта ситуация представлена на рис. 21.
Из рисунка видно, что в
силу двузначности обратной функции
случайная величина
принимает значения из интервала
,
когда случайная величина принимает
значения в одном из двух выделенных
интервалов x.
Поэтому для данного примера исходное
выражение должно быть изменено следующим
образом:
.
Из этого следует соответствующее
изменение общей формулы:
.Для
данного примера
,
,
,
В
конечном итоге, после подстановки в
общую формулу получим искомую плотность
распределения:
.Найдем
характеристическую функцию этого
распределения.
.Сделаем
замену переменной интегрирования:
.В
результате этой замены получим выражение
с участием гамма-функции:
Поскольку
,
окончательно получим:
18.Вывод
формулы для плотности распределения
,где
–произвольная
функция распределения непрерывной
случайной величиныПусть
- интегральная функция распределения
случайной величины
. Образуем случайную величину ,
как функцию от случайной величины
:
.
Задача
состоит в том, чтобы найти плотность
распределения
(y) случайной
величины.Воспользуемся
полученным ранее выражением
.В
нашем случае в качестве функции y
= f(x) выступает
функция
,
производная от которой по x
есть плотность распределения (x).
Поэтому
.Таким
образом, оказывается, что случайная
величина ,
полученная в результате функционального
преобразования любой непрерывной
случайной величины
путем ее подстановки в ее же интегральную
функцию распределения, распределена
равномерно в интервале [0,1]
вне зависимости от вида функции
распределения величины .
Полученный
результат имеет два полезных
применения.Первое.
Машинное моделирование случайных чисел
с заданной интегральной функцией
распределения. Технология моделирования
такова:- задается функция распределения
F(x),- по
стандартным программам генерируются
случайные числа
,
распределенные равномерно в интервале
[0, 1],
- случайные числа
,
распределенные в соответствии с заданной
функцией распределения F(x)
получаются,
как решения уравнений
.Второе.
Статистическое оценивание параметров
и характеристик случайных величин по
результатам экспериментов, вне зависимости
от вида распределения исследуемой
случайной величины. Это применение
будет изложено ниже в разделе 2.
Математическая статистика.
