лекция по тер вер и мат стат ч.4. лекция по тер вер и мат стат ч. Теория вероятностей Определение 1

Скачать 6.96 Mb.

Название	Теория вероятностей Определение 1
Анкор	лекция по тер вер и мат стат ч.4.doc
Дата	04.05.2017
Размер	6.96 Mb.
Формат файла
Имя файла	лекция по тер вер и мат стат ч.4.doc
Тип	Документы #7237

Теория вероятностей..

Определение 1.

Событием называется всякий факт, который может произойти или не произойти в результате опыта.
Определение 2.

События называются несовместными, если появление одного из них исключает появление других.
Определение 3.

Полной группой событий называется совокупность всех возможных результатов опыта.
Определение 4

События называются равновозможными, если нет оснований считать, что одно из них появится в результате опыта с большей вероятностью.

Классификация событий: Невозможное. Достоверное.Случайное.
Классическое определение вероятностей. Вероятностью события А называется отношение числа благоприятствующих этому событию элементарных исходов (m) к общему числу возможных исходов (n):

Исход опыта является благоприятствующимсобытию А, если появление в результате опыта этого исхода влечет за собой появление события А.
Основные свойства вероятности события.

Вероятность достоверного события равна единице
Вероятность невозможного события равна нулю.
Вероятность любого события – есть положительное число, заключенное между нулем и единицей.

Операции над событиями.
Определение 1. Объединением или суммой событий Аи В называется событие С, которое означает появление хотя бы одного из событий А или В

Определение. 2 Пересечением или произведением событий Аи В называется событие С, которое заключается в осуществлении всех событий А и В

Определение 3. Разностью событий А и В называется событие С, которое означает, что происходит событие А, но не происходит событие В.

Определение 4. Дополнительным или противоположным к событию А называется событие , означающее, что событие А не происходит.

Свойства вероятности.
Теорема (сложения вероятностей несовместных событий). Вероятность суммы двух несовместных событий равна сумме вероятностей этих событий.

Следствие 1: Если события образуют полную группу несовместных событий, то сумма их вероятностей равна единице.

Следствие 2: Сумма вероятностей противоположных событий равна единице.

Теорема (сложения вероятностей совместных событий). Вероятность появления хотя бы одного из двух совместных событий равна сумме вероятностей этих событий без вероятности их совместного появления.

Определение 1. Событие А называется независимым от события В, если вероятность события А не зависит от того, произошло событие В или нет. Событие А называется зависимым от события В, если вероятность события А меняется в зависимости от того, произошло событие В или нет.
Определение 2. Вероятность события В, вычисленная при условии, что имело место событие А, называется условной вероятностью события В.

Теорема. (Умножения вероятностей) Вероятность произведения двух событий (совместного появления этих событий) равна произведению вероятности одного из них на условную вероятность другого, вычисленную при условии, что первое событие уже наступило.

Также можно записать:

Если события независимые, то , и теорема умножения вероятностей принимает вид:

Вероятность появления хотя бы одного события.
Если в результате испытания может появиться п событий, независимых в совокупности, то вероятность появления хотя бы одного из них равна

Здесь событие А обозначает наступление хотя бы одного из событий A_i, а q_i=1-p_i – вероятность противоположных событий .
Пример.

Вероятность того, что студент сдаст первый экзамен, равна 0,9; второй – 0,9; третий – 0,8. Найти вероятность того, что студентом будут сданы :

1) только 2-ой экзамен - событие А;

2) только один экзамен – событие В;

3) три экзамена – событие С;

4) хотя бы один экзамен – событие D.

5) не cдаст ни один экзамен – событие Е;

Решение.

Обозначим р₁=0,9 , тогда q₁=0,1 т.к

p₂=0,9 q₂=0,1

p₃=0,8 q₃=0,2

1)

2)

3)

4)

5)

Основные формулы вычисления вероятностей
Формула полной вероятности.
Пусть некоторое событие А может произойти вместе с одним из несовместных событий , составляющих полную группу событий. Пусть известны вероятности этих событий и условные вероятности наступления события А при наступлении события H_i .
Теорема. Вероятность события А, которое может произойти вместе с одним из событий , равна сумме парных произведений вероятностей каждого из этих событий на соответствующие им условные вероятности наступления события А.

Эта формула называется формулой полной вероятности
Формула Бейеса. (формула гипотез)

Пусть имеется полная группа несовместных гипотез с известными вероятностями их наступления . Пусть в результате опыта наступило событие А, условные вероятности которого по каждой из гипотез известны, т.е. известны вероятности .

Требуется определить какие вероятности имеют гипотезы относительно события А, т.е. условные вероятности .
Теорема. Вероятность гипотезы после испытания равна произведению вероятности гипотезы до испытания на соответствующую ей условную вероятность события, которое произошло при испытании, деленному на полную вероятность этого события.

Эта формула называется формулой Бейеса.

Повторение испытаний.

Формула Бернулли.
Если производится некоторое количество испытаний, в результате которых может произойти или не произойти событие А, и вероятность появления этого события в каждом из испытаний не зависит от результатов остальных испытаний, то такие испытания называются независимыми относительно события А.

Допустим, что событие А наступает в каждом испытании с вероятностью Р(А)=р. Вероятность Р_т,п того, что в результате п испытаний событие А наступило ровно т раз равно

Эта формула называется формулой Бернулли.
Случайные величины
Определение 1. Случайной величиной называется величина, которая в результате опыта может прининять любое значение, причем заранее неизвестное.
Случайные величины можно разделить на две категории.
Определение 2. Дискретной случайной величиной (ДСВ) называется такая величина, которая в результате опыта может принимать определенные значения с определенной вероятностью, образующие счетное множество (множество, элементы которого могут быть занумерованы).

Это множество может быть как конечным, так и бесконечным.
Определение 3. Непрерывной случайной величиной (НСВ) называется такая величина, которая может принимать любые значения из некоторого конечного или бесконечного промежутка.

Закон распределения дискретной случайной величины.
Определение 1. Соотношение между возможными значениями случайной величины и их вероятностями называется законом распределения дискретной случайной.

Закон распределения ДСВ можно задать в виде:

1) таблицы ( или ряда распределения)

Проверка:

2) аналитически ( в виде интегральной функции F(x))

Функцию распределения можно представить графически в виде ступенчатой функции

графически ( в виде многоугольника или полигона распределения)

Числовые характеристики дискретных случайных величин.
Закон распределения полностью характеризует случайную величину. Однако, когда невозможно найти закон распределения, или этого не требуется, можно ограничиться нахождением значений, называемых числовыми характеристиками случайной величины. Эти величины определяют некоторое среднее значение, вокруг которого группируются значения случайной величины, и степень их разбросанности вокруг этого среднего значения.
Определение 1. Математическим ожиданием дискретной случайной величины называется сумма произведений всех возможных значений случайной величины на их вероятности.

С точки зрения вероятности можно сказать, что математическое ожидание приближенно равно среднему арифметическому наблюдаемых значений случайной величины.

Свойства математического ожидания.

1)

2)

3)

4) , где Х и Y - две независимые сл. величины

Определение 2 . Дисперсией (рассеиванием) дискретной случайной величины называется математическое ожидание квадрата отклонения случайной величины от ее математического ожидания.

Свойства дисперсии.

2)

3) ,где Х и Y - две независимые сл. величины

4)
Определение 3. Средним квадратическим отклонением случайной величины Х называется квадратный корень из дисперсии.

Пример 1. Испытывается устройство, состоящее из четырех независимо работающих приборов. Вероятности отказа каждого из приборов равны соответственно р₁=0,3; p₂=0,4; p₃=0,5; p₄=0,6. Найти математическое ожидание и дисперсию числа отказавших приборов.

Решение:

Принимая за случайную величину число отказавших приборов, видим что эта случайная величина может принимать значения 0, 1, 2, 3 или 4.

Для составления закона распределения этой случайной величины необходимо определить соответствующие вероятности. Примем .

Т.к р₁=0,3 , то q₁=0,7

p₂=0,4 q₂=0,6

p₃=0,5 q₃=0,5

p₄=0,6 q₄=0,4

1) Не отказал ни один прибор.

2) Отказал один из приборов.

0,302.

3) Отказали два прибора.

4) Отказали три прибора.

5) Отказали все приборы.

Получаем закон распределения:

x	0	1	2	3	4
p	0,084	0,302	0,38	0,198	0,036

Проверка:

Математическое ожидание:

Дисперсия:

Пример 2. По цели производится 5 выстрелов. Вероятность попадания для каждого выстрела равна 0,4. Найти вероятности числа попаданий и построить многоугольник распределения.

Вероятности по формуле Бернулли и равны соответственно:

x	0	1	2	3	4	5
p	0,0778	0,2592	0,3456	0,2304	0,0768	0,0102

Представим графически зависимость числа попаданий от их вероятностей.

Функция распределения.
Пусть х – действительное число. Вероятность события, состоящего в том, что Х примет значение, меньшее х, т.е. Х < x, обозначим через F(x).

Определение1. Функцией распределения называют функцию F(x), определяющую вероятность того, что случайная величина Х в результате испытания примет значение, меньшее х.

Функцию распределения также называют интегральной функцией.

Функция распределения существует как для непрерывных, так и для дискретных случайных величин. Она полностью характеризует случайную величину и является одной из форм закона распределения.

Функция распределения дискретной случайной величины Х разрывна и возрастает скачками при переходе через каждое значение х_i.

Свойства функции распределения..

1)

2) F(x) – неубывающая функция.

3) Вероятность того, что случайная величина примет значение, заключенное в интервале (a, b) , равна приращению функции распределения на этом интервале.

4) На минус бесконечности функция распределения равна нулю, на плюс бесконечности функция распределения равна единице.

5) Вероятность того, что непрерывная случайная величина Х примет одно определенное значение, равна нулю.

Плотность распределения.

Определение1. Плотностью распределения вероятностей непрерывной случайной величины Х называется функция f(x) – первая производная от функции распределения F(x).

Плотность распределения также называют дифференциальной функцией. Для описания дискретной случайной величины плотность распределения неприемлема.

Смысл плотности распределения состоит в том, что она показывает как часто появляется случайная величина Х в некоторой окрестности точки х при повторении опытов.

Свойства плотности распределения.

1)

2)

3) .

Геометрически это означает, что вероятность того, что непрерывная случайная величина примет значение, принадлежащее интервалу (a, b), равна площади криволинейной трапеции, ограниченной осью ОХ, кривой распределения f(x) и прямыми x=aиx=b.

4)

Числовые характеристики непрерывных случайных величин.
Пусть непрерывная случайная величина Х задана функцией распределения f(x). Допустим, что все возможные значения случайной величины принадлежат отрезку [a,b].

Определение1. Математическим ожиданием непрерывной случайной величины Х, возможные значения которой принадлежат отрезку [a,b], называется определенный интеграл