Todennäköisyysjakauma on laki, joka kuvaa satunnaismuuttujan arvoalueen ja näiden arvojen vastaavat esiintymistodennäköisyydet.
Olkoon annettu todennäköisyysavaruus ja määriteltävä sille satunnaismuuttuja . Erityisesti määritelmän mukaan on mitattavissa olevan avaruuden mitattavissa oleva kartoitus mitattavaksi avaruuteen , jossa tarkoittaa Borelin sigma- algebraa . Sitten satunnaismuuttuja indusoi todennäköisyysmitan seuraavasti :
Mitta on nimeltään satunnaismuuttujan jakauma . Toisin sanoen , asettaa siten todennäköisyyden, että satunnaismuuttuja osuu joukkoon .
Funktiota kutsutaan satunnaismuuttujan (kumulatiiviseksi) jakaumafunktioksi . Lause seuraa todennäköisyyden ominaisuuksista :
Minkä tahansa satunnaismuuttujan jakaumafunktio täyttää seuraavat kolme ominaisuutta :
Siitä tosiasiasta, että todellisen suoran Borelin sigma-algebra generoidaan muodon intervalliperheellä , seuraa seuraava lause :
Mikä tahansa funktio , joka täyttää kolme yllä lueteltua ominaisuutta, on jonkin jakauman jakaumafunktio .
Todennäköisyysjakaumille, joilla on tiettyjä ominaisuuksia, on helpompi määrittää ne. Samanaikaisesti jakaumat (ja satunnaismuuttujat) luokitellaan yleensä jakautumisfunktioiden luonteen mukaan [1] .
Satunnaismuuttujaa kutsutaan yksinkertaiseksi tai diskreetiksi , jos se ei saa enempää kuin laskettavan määrän arvoja. Eli missä on osio .
Yksinkertaisen satunnaismuuttujan jakauman antaa sitten määritelmän mukaan: . Esittelemällä merkinnän voit määrittää funktion . Johtuen todennäköisyyden ominaisuuksista . Laskettavan additiivisuuden avulla on helppo osoittaa, että tämä funktio määrittää jakauman yksilöllisesti .
Joukko todennäköisyyksiä jossa kutsutaan diskreetin satunnaismuuttujan todennäköisyysjakaumaksi . Arvojen ja todennäköisyyksien joukkoa kutsutaan todennäköisyysjakauman diskreetiksi laiksi [2] .
Havainnollistaaksesi yllä olevaa, harkitse seuraavaa esimerkkiä.
Olkoon funktio määritelty siten, että ja . Tämä funktio määrittelee satunnaismuuttujan jakauman , jolle (katso Bernoullin jakauma , jossa satunnaismuuttuja ottaa arvot ). Satunnaismuuttuja on malli tasapainoisesta kolikonheitosta.
Muita esimerkkejä diskreeteistä satunnaismuuttujista ovat Poisson-jakauma , binomijakauma ja geometrinen jakauma .
Diskreetillä jakaumalla on seuraavat ominaisuudet:
Hilajakauma on jakauma, jossa on diskreetti jakaumafunktio ja jakaumafunktion epäjatkuvuuspisteet muodostavat muotoa , jossa on todellinen, , on kokonaisluku [3] .
Lause. Jotta jakaumafunktio olisi hila, jossa on askel , on välttämätöntä ja riittävää, että sen ominaisfunktio tyydyttää suhteen [3] .
Satunnaismuuttujan jakauman sanotaan olevan ehdottoman jatkuva , jos on olemassa ei-negatiivinen funktio , joka . Funktiota kutsutaan silloin satunnaismuuttujan todennäköisyystiheysjakaumaksi . Tällaisten jakaumien funktio on ehdottoman jatkuva Lebesguen merkityksessä.
Esimerkkejä ehdottoman jatkuvista jakaumista ovat normaalijakauma , tasajakauma , eksponentiaalinen jakauma ja Cauchyn jakauma .
Esimerkki. Anna , milloin ja muuten. Sitten jos .
Seuraavat ominaisuudet ovat tosia kaikille jakautumistiheyksille :
Päinvastoin on myös totta - jos funktio on sellainen, että:
silloin on olemassa sellainen jakauma , joka on sen tiheys.
Newton-Leibnizin kaavan soveltaminen johtaa seuraaviin suhteisiin funktion ja absoluuttisen jatkuvan jakauman tiheyden välillä:
.
Lause. If on jatkuvan jakautumistiheys ja on sen jakautumistiheys, niin
Kun rakennat jakaumaa empiirisen (kokeellisen) datan perusteella, pyöristysvirheitä tulee välttää .
Diskreettien ja jatkuvien satunnaismuuttujien lisäksi on muuttujia, jotka eivät ole diskreettejä eivätkä jatkuvia millään aikavälillä. Tällaisia satunnaismuuttujia ovat esimerkiksi ne, joiden jakaumafunktiot ovat jatkuvia, mutta kasvavat vain Lebesguen suuren nollajoukossa [4] .
Singulaarijakaumat ovat niitä, jotka keskittyvät nollasuureen joukkoon (yleensä Lebesguen mitta ).
Nimi | Nimitys | Parametri | Kuljettaja | Tiheys (todennäköisyysjärjestys) | Matto. odotus | Dispersio | ominaista toimintoa |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Diskreetti univormu | |||||||
Bernoulli | |||||||
Binomi | |||||||
Poisson | |||||||
Geometrinen |
Nimi | Nimitys | Parametri | Kuljettaja | Todennäköisyystiheys | Jakaumafunktio F(x) | ominaista toimintoa | Odotettu arvo | Mediaani | Muoti | Dispersio | Epäsymmetriakerroin | Kurtoosikerroin | Differentiaalinen entropia | Hetkien funktion luominen |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
yhtenäinen jatkuva | , — siirtokerroin , — mittakaavakerroin | mikä tahansa numero segmentistä | ||||||||||||
Normaali (Gaussin) | — siirtokerroin — skaalauskerroin _ | |||||||||||||
lognormaali | ||||||||||||||
Gamma-jakauma | klo | klo | ||||||||||||
Eksponentiaalinen | ||||||||||||||
Laplace | — skaalaustekijä , — siirtokerroin | |||||||||||||
Cauchy | — siirtokerroin — skaalauskerroin _ | Ei | Ei | Ei | Ei | |||||||||
Beta-jakelu | varten | varten | ||||||||||||
chi-neliö | on vapausasteiden lukumäärä | noin | jos | , jos | ||||||||||
Opiskelija | on vapausasteiden lukumäärä | varten | , jos | , jos | , jos | , jos | Ei | |||||||
Fisher | - vapausasteiden lukumäärä | , jos | , jos | jos | jos |
|||||||||
Rayleigh | ||||||||||||||
Weibulla | - mittakaavatekijä , - muotokerroin | varten | ||||||||||||
Logistinen | , | varten | varten | |||||||||||
Wigner | - säde | varten | ||||||||||||
Pareto | on mittakaavatekijä , | , jos | klo | klo | klo | Ei |
missä on gammafunktio , on epätäydellinen gammafunktio , on digamma - funktio , on beeta - funktio , on säännelty epätäydellinen beetafunktio , on hypergeometrinen funktio , on Besselin funktio , on ensimmäisen tyyppinen modifioitu Besselin funktio , on muunneltu Bessel-funktio toisen tyyppisestä suvusta , on Tricomi-funktio .
Nimi | Nimitys | Parametri | Kuljettaja | Tiheys (todennäköisyysjärjestys) | Matto. odotus | Dispersio | ominaista toimintoa |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Gaussin | - sym. ja neon. def. |
Sanakirjat ja tietosanakirjat | ||||
---|---|---|---|---|
|