Todennäköisyysjakauma

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 15. maaliskuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 33 muokkausta .

Todennäköisyysjakauma  on laki, joka kuvaa satunnaismuuttujan arvoalueen ja näiden arvojen vastaavat esiintymistodennäköisyydet.

Määritelmä

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 .

Jakaumien luokitus

Funktiota kutsutaan satunnaismuuttujan (kumulatiiviseksi) jakaumafunktioksi . Lause seuraa todennäköisyyden ominaisuuksista :

Minkä tahansa satunnaismuuttujan jakaumafunktio täyttää seuraavat kolme ominaisuutta :

  1.  on ei-vähentävä funktio;
  2. ;
  3. jatkuva oikealla.

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] .

Diskreetit jakaumat

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:

  1. ,
  2. , jos arvojoukko on äärellinen - todennäköisyyden ominaisuuksista,
  3. Jakaumafunktiolla on äärellinen tai laskettava joukko ensimmäisen tyyppisiä epäjatkuvuuspisteitä,
  4. Jos on jatkuvuuspiste , niin se on olemassa .

Hilajakaumat

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] .

Ehdottomasti jatkuvat jakelut

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 :

  1. ;
  2. .

Päinvastoin on myös totta - jos funktio on sellainen, että:

  1. ;
  2. ,

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

  1. .

Kun rakennat jakaumaa empiirisen (kokeellisen) datan perusteella, pyöristysvirheitä tulee välttää .

Yksittäisjakaumat

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 ).

Taulukko perusjakaumista

Diskreetit jakaumat
Nimi Nimitys Parametri Kuljettaja Tiheys (todennäköisyysjärjestys) Matto. odotus Dispersio ominaista toimintoa
Diskreetti univormu
Bernoulli
Binomi
Poisson
Geometrinen
Ehdottomasti jatkuvat jakelut
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) siirtokerroinskaalauskerroin _
lognormaali
Gamma-jakauma klo klo
Eksponentiaalinen
Laplace skaalaustekijä , — siirtokerroin
Cauchy siirtokerroinskaalauskerroin _ 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 .


Monimuuttujajakaumat
Nimi Nimitys Parametri Kuljettaja Tiheys (todennäköisyysjärjestys) Matto. odotus Dispersio ominaista toimintoa
Gaussin - sym. ja neon. def.

Muistiinpanot

  1. Matalytski, Khatskevitš. Todennäköisyysteoria, matemaattiset tilastot ja stokastiset prosessit, 2012. - P.69
  2. Matalytski, Khatskevitš. Todennäköisyysteoria, matemaattiset tilastot ja satunnaisprosessit, 2012. - P.68
  3. 1 2 Ramachandran, 1975 , s. 38.
  4. Matalytski, Khatskevitš. Todennäköisyysteoria, matemaattiset tilastot ja stokastiset prosessit, 2012. — S.76

Kirjallisuus

Katso myös