background image

Zmienna losowa

zdarzenie losowe - wylosowanie pewnego elementu z populacji generalnej 
zmienna losowa parametr klasyfikuj cy zdarzenie.  
W kontek cie pomiarów:  

zdarzenie losowe – wykonanie pomiaru wielko ci fizycznej,  
zmienna losowa – warto   liczbowa miary wyniku pomiaru. 

Zmienne losowe du#e litery X,Y, ..., a warto ci ma$e x, y, ... lub x

i

.

Zmienna losowa 
 

skokowa  

ci g a

Ka#demu zdarzeniu mo#na przypisa  pewne prawdopodobie&stwo P(X=a).
Dystrybuanta F(x) jest $ cznym prawdopodobie&stwem uzyskania wyniku z 
przedzia$u od 

 do x.

P(X<x)=P(

<X<a)=F(x) 

Dystrybuanta jest niemalej c funkcj zmiennej losowej X.
Gdy x

to F(x)=1, gdy x

to F(x)=0.

Rozk ad prawdopodobie stwa zmiennej losowej skokowej która mo#e
przyjmowa  warto ci x

i

dla i=1 do P(X=x

i

)=p

i

Dla ci g$ej zmiennej losowej stosuje si) g sto  prawdopodobie stwa f(x) 

zmiennej losowej – pochodna dystrybuanty:  

dx

x

dF

x

f

)

(

)

(

=

Rozk ad g sto ci prawdopodobie stwa zmiennej losowej ci g$ej nazywamy 
zale#no   g)sto ci prawdopodobie&stwa f(x) od warto ci zmiennej losowej 
X.

Parametry rozk adu zmiennych losowych 

Zwykle nie znamy pe$nego rozk$adu prawdopodobie&stwa lub jego 

znajomo   nie jest dla nas interesuj ca, dlatego wystarcza nam wiedza o kilku 
jego charakterystycznych parametrach.  

warto   oczekiwana (nadzieja matematyczna) 

wariancja 

odchylenie standardowe 

momenty  

kwantyle (fraktyle) 

Warto  oczekiwana. Oznaczenia: 

E(X) – obliczona z postaci analitycznej rozk$adu 
µ - dla ca$ej populacji 

 

x

- dla próby 

Def.: 

=

i

i

i

p

x

X

E

)

(

(zm. skokowa)   lub   

=

+

dx

x

xf

X

E

)

(

)

(

(zm. ci g$a)  

Dla dowolnej funkcji Y=H(X) zmiennej losowej X

=

i

i

i

p

x

H

X

H

E

)

(

)}

(

{

background image

Dla n-elementowej próby warto   oczekiwana sprowadza si) do  redniej 
arytmetycznej. 
Warto   oczekiwana 

µ nie jest zmienn losow , jest ni natomiast  rednia 

arytmetyczna z próby. 
Wariancja. Oznaczenia: 
 

D

2

(X) - obliczona z postaci analitycznej rozk$adu 

 

2

– wariancja w populacji 

 

2

x

S

- wariancja próby 

Definicja: warto   oczekiwana kwadratu ró#nicy zmiennej losowej i jej 
warto ci oczekiwanej 
Dla zmiennej losowej skokowej 

{

}

2

2

)

(

)

(

X

E

X

E

X

D

=

co jest równowa#ne 

{

}

=

i

i

p

X

E

x

X

D

2

2

)

(

)

(

lub  

( )

( )

2

2

2

)

(

X

E

X

E

X

D

=

Dla sko&czonej populacji o liczebno ci n mo#na E(X) zast pi  warto ci

redni i wtedy 

(

)

=

2

2

2

1

)

(

x

i

S

x

x

n

X

D

Zatem wariancja jest  redni kwadratów odchyle& od warto ci  redniej 

Dla zmiennej losowej ci g$ej 

{

}

=

+

dx

x

f

X

E

x

X

D

i

)

(

)

(

)

(

2

2

Odchylenie standardowe. Oznaczenia: 
 

– odchylenie standardowe w populacji 

 

S

x

- odchylenie standardowe próby 

Definicja: pierwiastek kwadratowy z wariancji 

 

2

=

2

x

x

S

S

=

Odchylenie standardowe ma ten sam wymiar co i jest przyjmowane jako 
miara przypadkowej niepewno ci pomiarowej. 
Kwantyle 
Kwantyl rz)du q (0 q 1) stanowi warto   x

q

zmiennej losowej X, dla której 

dystrybuanta F(x) jest równa rz)dowi kwantyla. 
 

F(x) 

 

q

Najcz) ciej stosowane kwantyle: 
 kwartyl 

dolny 

 q=0.25 

 mediana 

  q=0.5 

 

kwartyl górny    

q=0.75 

 

 

            x

q

x