background image

 

 

Zdarzenia elementarne

Poszczególne wyniki doświadczenia nazywają się 
zdarzeniami elementarnymi,  zaś zbiór tych wyników 
przestrzenią zdarzeń elementarnych danego 
doświadczenia.
Przestrzeń zdarzeń elementarnych zwykle oznaczamy 
literą  
   . Zdarzenia elementarne  oznaczamy małą literą    , 
dodając często wskaźnik.   

background image

 

 

Działania na zdarzeniach

Def.  Całą przestrzeń zdarzeń elementarnych     
- nazywamy zdarzeniem pewnym.
Def.  Podzbiór pusty przestrzeni zdarzeń 
elementarnych 
     nazywamy zdarzeniem niemożliwym i 
oznaczamy symbolem     

 .

Def. Mówimy, że zdarzenie jest zawarte w 
zdarzeniu B, co zapisujemy

       , 

jeżeli każde 

zdarzenie elementarne należące do należy także 
do B.

B

A

background image

 

 

Działania na zdarzeniach - c.d.

Def.  Zdarzenie składające się z tych wszystkich 
zdarzeń elementarnych, które należą do obydwu 
zdarzeń B  nazywamy koniunkcją tych 
zdarzeń

 i oznaczamy symbolem

       .

Def.  Zdarzenie składające się z tych wszystkich 
zdarzeń elementarnych, które należą do co 
najmniej jednego ze zdarzeń lub B nazywamy 
alternatywą tych zdarzeń i oznaczamy 
symbolem

      .

B

A

B

A

background image

 

 

Działania na zdarzeniach - c.d.

Def.  Zdarzenie składające się z tych wszystkich 
zdarzeń elementarnych, które należą do zdarzenia 
A i nie należą do zdarzenia B nazywamy różnicą 
zdarzeń i oznaczamy symbolem 

     .

Def. Zdarzenia B nie mające wspólnych 
zdarzeń elementarnych,  nazywamy zdarzeniami 
rozłącznymi (lub wykluczającymi się).

Def. Mówimy, że zdarzenia

               

są 

rozłączne parami, jeśli każde dwa spośród nich 
wyłączają się.

B

A\

n

A

A

A

,

,

,

2

1

background image

 

 

Działania na zdarzeniach - c.d.

Def. Zdarzeniem przeciwnym do zdarzenia 
nazywamy zdarzenie składające się z tych 
wszystkich zdarzeń elementarnych, które nie 
należą do zdarzenia A. Zdarzenie przeciwne do 
A oznaczamy 

   .

Def. Zdarzenia  A i  B składające się z tych 
samych zdarzeń elementarnych nazywamy 
zdarzeniami identycznymi i oznaczamy  A=B.
Wszystkie prawa rachunku zbiorów są również 
prawami rachunku zdarzeń.

A

background image

 

 

Prawdopodobieństwo

- definicja klasyczna

Rozważmy doświadczenie losowe kończące się 
zawsze dokładnie jednym spośród m jednakowo 
możliwych wyników. Jeżeli zdarzeniu sprzyja l 
spośród tych wyników, to prawdopodobieństwem 
P(A) zdarzenia nazywam liczbę                   

                                          .

 

m

l

A

P

background image

 

 

Prawdopodobieństwo

- definicja geometryczna

Przypuśćmy, że w przestrzeni r-wymiarowej mamy 
pewien obszar G i zawarty w nim obszar g
Przypuśćmy dalej, że doświadczenie polega na 
losowym wyborze punktu w obszarze G, przy czym 
wszystkie punkty są równoprawne. Wówczas 
prawdopodobieństwo zdarzenia A polegającego na 
tym, że losowo wybrany punkt znajdzie się w obszarze 
g, określamy wzorem:

gdzie mes g i mes oznaczają odpowiednio miarę 
zbioru (przy r=1 długość, przy r=2 pole, przy r=3 
objętość). 

 

mesG

mesg

A

P

background image

 

 

Prawdopodobieństwo

- definicja von Misesa

Prawdopodobieństwo zdarzenia jest to 
granica częstości tego zdarzenia, gdy liczba 
doświadczeń n dąży do nieskończoności:

 

 

n

A

n

A

P

lim

background image

 

 

Prawdopodobieństwo

- definicja aksjomatyczna

Weźmy pod uwagę ustaloną przestrzeń zdarzeń 
elementarnych  
    i wyróżnioną w niej klasę      zdarzeń 
probabilizowalnych. 
Prawdopodobieństwem P nazywamy funkcję o 
wartościach rzeczywistych określoną na klasie zdarzeń  
  spełniającą następujące aksjomaty:
Aksjomat 1. Dla każdego zdarzenia          
prawdopodobieństwo P(A) spełnia następującą 
nierówność podwójną:
Aksjomat 2. Prawdopodobieństwo zdarzenia pewnego 
  
jest równe jedności:   

A

 

1

0

 A

P

 

1

P

background image

 

 

Prawdopodobieństwo
- definicja aksjomatyczna - c.d.

Aksjomat 3. Prawdopodobieństwo alternatywy 
przeliczalnej liczby parami wyłączających się 
zdarzeń jest równe sumie prawdopodobieństw 
tych zdarzeń: jeżeli
                    , przy czym dla każdej pary 
wskaźników i,j 
           jest                    , to
 

,

,

2

1

A

A

j

j

i

A

A

 

1

1

k

k

k

k

A

P

A

P

background image

 

 

Przestrzeń probabilistyczna

Trójkę             złożoną z ustalonej przestrzeni 
zdarzeń elementarnych     , wyróżnionej w niej 
klasie     zdarzeń probabilizowalnych i 
określonego na niej prawdopodobieństwa P  
nazywamy przestrzenią probabilistyczną. 
Funkcję P  nazywa się często rozkładem 
prawdopodobieństwa, a przez 
prawdopodobieństwo rozumie się wartość tej 
funkcji P(A) dla konkretnego argumentu A, czyli 
dla konkretnego zdarzenia A. 

P

,

,

background image

 

 

Najprostsze konsekwencje 

aksjomatów

Twierdzenie 1. Prawdopodobieństwo zdarzenia 
niemożliwego równa się zero:              .
Twierdzenie 2. Jeżeli zdarzenia                       są 
parami wyłączające się (tzn.                              ), 
to

 
Twierdzenie 3
. Prawdopodobieństwo zdarzenia 
A jest równe 1 minus prawdopodobieństwo 
zdarzenia przeciwnego                        .

 

0

P

n

A

A

A

,

,

,

2

1

j

i

A

A

j

i

  

dla

  

 

 

 

n

n

A

P

A

P

A

P

A

A

A

P

2

1

2

1

 

 

A

P

A

P

1

background image

 

 

Najprostsze konsekwencje 

aksjomatów - c.d.

Twierdzenie 4. Prawdopodobieństwo 
alternatywy dowolnych zdarzeń B dane jest 
wzorem

Twierdzenie 5. Prawdopodobieństwo 
alternatywy dowolnych zdarzeń A, B i dane 
jest wzorem

Twierdzenie 6. Jeżeli            to

 

 

B

A

P

B

P

A

P

B

A

P

 

 

 

C

B

A

P

C

B

P

C

A

P

B

A

P

C

p

B

P

A

P

C

B

A

P

B

A

 

 

B

P

A

P

background image

 

 

Prawdopodobieństwo warunkowe

Prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia A pod 
warunkiem, że zaszło zdarzenie  (o 
niezerowym prawdopodobieństwie) wyraża się 
wzorem:

 

B

P

B

A

P

B

A

P

/

background image

 

 

Prawdopodobieństwo zupełne

Niech zdarzenia                    wyłączają się 
parami
(tzn.                              ), przy czym                dla
                  i niech ich alternatywa będzie 
zdarzeniem pewnym:

Wówczas dla każdego zdarzenia B zachodzi wzór

n

A

A

A

,

,

,

2

1

j

i

A

A

j

i

  

dla

  

 

0

i

A

P

n

i

,

,

2

,

1 

n

A

A

A

2

1

 

  

  

  

n

n

A

P

A

B

P

A

P

A

B

P

A

P

A

B

P

B

P

/

/

/

2

2

1

1

background image

 

 

Twierdzenie Bayesa

Jeśli spełnione są założenia twierdzenia o 
prawdopodobieństwie zupełnym oraz 
to 

gdzie P(A) wyraża się wzorem z tezy twierdzenia 
o prawdopodobieństwie zupełnym.

0

)

(

A

P

)

(

)

/

(

)

(

)

/

(

A

P

A

A

P

A

P

A

A

P

i

i

i

background image

 

 

Niezależność zdarzeń

Def. Niech              będzie ustaloną 
przestrzenią probabilistyczną. Zdarzenia

 

należące do 

 

nazywa się niezależnymi, gdy spełniony jest 
warunek:

 

P

,

,

)

(

)

(

)

(

B

P

A

P

B

A

P

background image

 

 

Niezależność zdarzeń- c.d.

Twierdzenie 1. Jeżeli A jest dowolnym 
zdarzeniem a 

P(B)=0 lub P(B)=1 to zdarzenia

 

A  i B są 

niezależne.

Twierdzenie 2. Jeżeli zdarzenia 

 

niezależne to niezależne są też zdarzenia:
a)      i B

b) i    

c)     i

A

B

A

 B

background image

 

 

Niezależnoěć zdarzeń- c.d.

Def. Mówimy, że zdarzenia

                   

są 

wzajemnie niezależne jeśli 
prawdopodobieństwo koniunkcji dowolnych 
różnych zdarzeń spośród nich jest  równe 
iloczynowi prawdopodobieństw tych zdarzeń.

n

A

A

A

,

,

,

2

1

background image

 

 

Pojęcie zmiennej losowej

Def. Niech                będzie przestrzenią 
probabilistyczną. Zmienną losową nazywamy 
dowolną funkcję  o wartościach rzeczywistych, 
określoną na przestrzeni zdarzeń 
elementarnych  i spełniającą warunek : dla 
każdej liczby rzeczywistej x
zbiór zdarzeń elementarnych     , dla których 
spełniona jest nierówność             jest 
zdarzeniem, czyli 

P

,

,

x

X

)

(

S

x

X

)

(

:

background image

 

 

Pojęcie zmiennej losowej

Zmienne losowe będziemy oznaczać dużymi 
końcowymi literami alfabetu:

 

X,Y,Z; ich 

wartości odpowiednimi literami małymi: x,y,z.

 

background image

 

 

Dystrybuanta zmiennej losowej

Def. Niech X oznacza dowolną ustaloną 
zmienną losową. Funkcję

     

( lub krócej: F)

 

określoną na całej osi              równością
nazywamy dystrybuantą zmiennej losowej 
X.

 

X

F

 ,

x

X

P

x

F

X

)

(

:

(

)

(

background image

 

 

Własności dystrybuanty

 

1)                     dla każdego          ,

2)

 

  jest funkcją niemalejącą,

3)

4) jest funkcją lewostronnie ciągłą,
5) przyrost                      dystrybuanty między 
punktami      i      

1

)

(

0

 x

F

R

x

0

)

(

)

(

lim





F

x

F

x

1

)

(

)

(

lim

F

x

F

x

)

(

)

(

1

2

x

F

x

F

1

x

2

x

background image

 

 

Własności dystrybuanty - c.d.

5) przyrost                     dystrybuanty między 
punktami       i           wyraża 
prawdopodobieństwo
                        przyjęcia przez zmienną losową X
wartości z przedziału
6) różnica                      wyraża 
prawdopodobieństwo 
               przyjęcia przez zmienną losową 
wartości 

)

(

)

(

1

2

x

F

x

F

1

x

2

x

)

(

2

1

x

X

x

P

2

1

,x

x

)

(

)

(

0

0

x

F

x

F

)

(

0

x

X

P

0

x

 )

(

0

x

X

P

)

(

)

(

0

0

x

F

x

F

background image

 

 

Niezależność zmiennych losowych

Def.  Mówimy, że zmienne losowe są 
niezależne
, gdy dla dowolnych               
zdarzenia

 

                i                 

są niezależne, czyli

R

y

,

x

X

)

(

:

y

Y

)

(

:

 

y

Y

P

x

X

P

y

Y

x

X

P

 ,

background image

 

 

Zmienne losowe - c.d.

Def. Mówimy, że zmienna losowe X jest  typu 
dyskretnego
,  jeżeli daje się wyróżnić 
skończony lub przeliczalny zbiór                          
   jej wartości taki, że:
                             (*)

Równość    (  *  )    nosi  nazwę  warunku 
unormowania.

...

,...,

,

2

1

n

x

x

x

,

,

0

)

(

W

x

x

X

P

i

i

W

x

i

i

x

X

P

1

)

(

background image

 

 

Zmienne losowe - c.d.

Def. 

 

 

Funkcją 

 

rozkładu 

 

prawdopodobieństwa    dyskretnej  zmiennej 
losowej    X    nazywamy    funkcję    p    określoną  na 
zbiorze  W  jej punktów skokowych 
równością: 
lub tabelką

i spełniającą warunek unormowania.

i

x

W

x

p

x

X

P

x

p

i

i

i

i

,

)

(

)

(

x

i

x

1

x

2

...

     

x

n

...

p

i

px

( )

1

px

( )

2

...

px

n

( )

...

W

x

i

background image

 

 

Zmienne losowe - c.d.

Def.      Mówimy,  że  zmienna  losowa  X  jest    typu 
ciągłego
,  jeżeli  istnieje  nieujemna  funkcja  f
określona  i  całkowalna  na  całej  osi  taka,  że  dla 
każdego przedziału

Funkcja f  nazywa się gęstością  ( rozkładu )  
prawdopodobieństwa
 zmiennej losowej  X,  a 
jej wykres  -  krzywą gęstości.
Równość

nosi nazwę warunku unormowania.

2

1

,x

x

2

1

)

(

2

1

x

x

dx

x

f

x

X

x

P

1

)

dx

x

f

background image

 

 

Zmienne losowe - c.d.

Tw.  Każda  funkcja  f    nieujemna  i  spełniająca 
warunek 

unormowania 

jest 

gęstością 

prawdopodobieństwa pewnej zmiennej losowej.

Def. Dystrybuanta    F  zmiennej  losowej    X 
typu  ciągłego  o  gęstości  f  wyraża  się 
następującym wzorem:

x

R

x

dt

t

f

x

F

.

,

)

(

)

(

background image

 

 

Funkcje zmiennej losowej typu 

ciągłego

Tw.

Jeżeli:

1)   zmienna losowa X jest typu ciągłego o gęstości

 

  

skoncentrowanej na przedziale          ,

2)   funkcja

                  

, określona co najmniej na 

      przedziale            jest różniczkowalna i przy tym 
jej
      pochodna ma stały znak, to:
a)      zmienna  losowa                            jest  również  typu 
ciągłego,

b)   jej gęstość

       

wyraża się wzorem:  

 

X

f

b

a,

)

(

:

x

u

y

x

u

b

a,

)

(x

u

Y

f

background image

 

 

Funkcje zmiennej losowej typu 

ciągłego- c.d.

gdzie:                 jest rozwiązaniem równania  
                                                           

)

(y

v

)

(x

u

)

,

min(

1

1

b

a

)

,

max(

1

1

b

a

)

(

lim

1

x

u

a

a

x

)

(

lim

1

x

u

b

b

x

y

d

y

c

y

v

y

v

f

y

f

X

Y

pozostalyc

 

dla

    

0

 

dla

   

)

(

))

(

(

)

(

background image

 

 

Wartość oczekiwana

Def. Wartością oczekiwaną  (wartością 
przeciętną, wartością średnią) zmiennej 
losowej dyskretnej o funkcji 
prawdopodobieństwa

nazywamy liczbę           określoną wzorem

  

ale 

pod 

warunkiem, 

że 

przypadku 

przeliczalnej liczby punktów skokowych, szereg 
po  prawej  stronie  wzoru  jest  bezwzględnie 
zbieżny.

)

(

i

x

p

)

(X

E

W

x

i

i

i

x

p

x

X

E

)

(

)

(

background image

 

 

Wartość oczekiwana - c.d.

Def. Wartością  oczekiwaną zmiennej 
losowej  
X  typu ciągłego  o gęstości f  
nazywamy liczbę  E(X)  określoną wzorem:

ale pod warunkiem,  że w przypadku gęstości 
nieograniczonej lub skoncentrowanej 

na 

przedziale niewłaściwym, całka po prawej 
stronie jest zbieżna bezwzględnie.

dx

x

xf

X

E

)

(

)

(

background image

 

 

Wartość oczekiwana - c.d.

Tw.

Wartość oczekiwana zmiennej losowej ma 

następujące własności  (X,Y - zmienne losowe 
dowolnego typu,   a,b,c  -  stałe):
a)             wartość oczekiwana stałej jest równa tej 
stałej,

b)                             gdy istnieje

        

, wartość 

oczekiwana jest miarą położenia,

c)

                   gdy istnieje          

,

wartość 

oczekiwana odchylenia dowolnej zmiennej losowej od 
jej wartości 

      oczekiwanej jest równa zeru,

c

c

E

)

(

c

X

E

c

X

E

)

(

)

(

)

(X

E

0

))

(

(

X

E

X

E

)

(X E

background image

 

 

Wartość oczekiwana - c.d.

d)                          gdy istnieje          ,

e)                                      gdy istnieją dwie 
spośród występujących tu wartości 
oczekiwanych,

f)                                   gdy istnieją  E(X)  i  E(Y) 
oraz  X  i Y  są niezależne.

)

(

)

(

X

E

a

aX

E

)

(X

E

)

(

)

(

)

(

Y

E

X

E

Y

X

E

)

(

)

(

)

(

Y

E

X

E

XY

E

background image

 

 

Kwantyle

Kwantylem rzędu p zmiennej losowej X typu 
ciągłego    o  dystrybuancie  F    i  o  gęstości  f   
nazywamy  liczbę    ,  spełniającą  jeden  z 
równoważnych warunków:

             ,                     ,               

Kwantyl rzędu           nazywa się medianą.

p

x

p

x

F

p

)

(

p

x

X

P

p

 )

(

p

x

p

dx

x

)

(

2

1

p

background image

 

 

Kwantyle -c.d.

Kwantylem rzędu p  zmiennej losowej X  typu 
dyskretnego o dystrybuancie   i  skokach

 

nazywamy liczbę       ,  spełniającą jeden z 
równoważnych warunków:
                          ,                                        ,

)

(

i

x

p

p

x

)

(

)

(

p

p

x

F

p

x

F

)

(

)

(

p

p

x

X

P

p

x

X

P

p

i

p

i

x

x

x

x

i

i

x

p

p

x

p

)

(

)

(

background image

 

 

Wariancja

Wariancją zmiennej losowej  X mającą wartość 
oczekiwaną  E(X), nazywamy liczbę  V(X) 
określoną wzorem

:

Uwzględniając  typ zmiennej losowej i 
odpowiednie własności, wzór powyższy możemy 
zapisać w następującej postaci:

2

))

(

(

)

(

X

E

X

E

X

V



ciaglego

jest typu 

gdy 

)

(

))

(

(

o

dyskretneg

jest typu 

gdy 

)

(

))

(

(

)

(

2

2

X

dx

x

f

X

E

x

X

x

p

X

E

x

X

V

W

x

i

i

i

background image

 

 

Odchylenie standardowe

Odchyleniem standardowym, nazywamy 
arytmetyczny pierwiastek kwadratowy z 
wariancji:

)

(X

V

background image

 

 

Wariancja - własności

Tw.   Wariancja zmiennej losowej ma następujące 
własności  (X,Y - zmienne dowolnego typu, a,b,c-
stałe):
a)                 ,
b)                ,
c)                          ,
d)                          ,
e)                                 ,
f)                                     gdy  X,Y są niezależne.

0

)

(

X

V

0

)

( 

c

V

)

(

)

(

X

V

c

X

V

)

(

)

(

2

X

V

a

aX

V

2

2

)

(

)

(

)

(

X

E

X

E

X

V

)

(

)

(

)

(

Y

V

X

V

Y

X

V

background image

 

 

Momenty

Momentem rzędu r względem stałej c  
zmiennej losowej  nazywamy liczbę         
określoną wzorem:

Momenty względem stałej  c=0  noszą nazwę 
momentów zwykłych,  względem c=E(X) - 
momentów centralnych
.

                   ,                               .

)

(c

r

r

r

c

X

E

c

)

(

)

(

)

(

)

0

(

1

X

E

)

(

)

(

2

X

V

X

E

background image

 

 

Kowariancja

Kowariancję zmiennych losowych X  i Y 
mających wartości oczekiwane E(X)  i E(Y)
nazywamy liczbę  cov(X,Y)  określoną wzorem: 

Zachodzą związki:
a)                             ,
b)                        gdy  XY są niezależne,
c)



]

)

(

)

(

[

)

,

cov(

Y

E

Y

X

E

X

E

Y

X

)

(

)

,

cov(

X

V

X

X

0

)

,

cov(

Y

X

)

,

cov(

2

)

(

)

(

)

(

Y

X

Y

V

X

V

Y

X

V

background image

 

 

Współczynnik korelacji

Współczynnikiem korelacji zmiennych 
losowych 
X i Y mających wartości oczekiwane 
E(X)E(Y) oraz wariancje V(X)>0V(Y)>0
nazywamy  liczbę określoną wzorem :

Y

X

Y

X

Y

X

)

,

cov(

,

background image

 

 

Współczynnik korelacji - c.d.

Parametr powyższy służy do badania 
zależności pomiędzy zmiennymi losowymi  i 
Y
 a przede wszystkim do:
1)    zaprzeczenia zdania: zmienne losowe X i Y 
są niezależne,
2)    pomiędzy zmiennymi losowymi X i Y  
istnieje zależność liniowa z  
prawdopodobieństwem 1.

background image

 

 

Współczynnik korelacji - własności

1)                                            jest niezmiennikiem  
przekształcenia liniowego;
2)                ;
3)                gdy X,Y są niezależne;
4) warunkiem koniecznym i dostatecznym na to, aby 
istniały stałe

              

, takie, że

jest             .

d

cY

b

aX

Y

X

d

b

c

a

,

,

,

,

0

,

0

1

,

Y

X

0

,

Y

X

)

0

(

,

a

b

a

1

)

(

)

(

:

b

aX

Y

P

1

2

,

Y

X

background image

 

 

Niektóre rozkłady 

prawdopodobieństwa

 Rozkład dwumianowy

 Rozkład Poissona

 Rozkład normalny

 Rozkład Weibulla

background image

 

 

Rozkład dwumianowy

Mówimy, że dyskretna zmienna losowa ma 
rozkład dwumianowy z parametrami

        ,       

     

, jeżeli jej funkcja prawdopodobieństwa 

wyraża się wzorem:

                                    ,

gdzie             .
Wartość oczekiwana i wariancja zmiennej 
losowej o rozkładzie dwumianowym z 
parametrami  (n,p)  wyrażają się wzorami: 
E(X)=np,  V(X)=npq.

)

,

p

n

1

0

 p

k

n

k

n

q

p

k

n

k

P

)

(

n

W

k

,...,

1

,

0

1

 q

p

background image

 

 

Rozkład Poissona

Mówimy, że zmienna losowa  K  ma rozkład 
Poissona z parametrem

    , 

jeżeli jej funkcja 

prawdopodobieństwa wyraża się wzorem:

Wartość oczekiwana i wariancja zmiennej 
losowej o rozkładzie Poissona wyrażają się 
wzorami:
                             ,                    .

.

0

,

,...,

2

,

1

,

0

,

!

)

(

n

W

k

k

e

k

P

k

)

(X

E

)

(X

V

background image

 

 

Rozkład Poissona -c.d.

Rozważmy dowolne urządzenie obsługujące  
(np. kasę, centralę telefoniczną, port, zakład 
usługowy)  do którego napływają zgłoszenia 
wymagające obsługi.
Udowadnia się, że jeżeli:
1)   prawdopodobieństwo pojawienia się k 
zgłoszeń w przedziale czasu               nie zależy:
a) od chwili     ,
b) od liczby zgłoszeń,  które pojawiły się do 
chwili   ,
2) pojawienie się dwóch lub więcej zgłoszeń w 
małym odcinku czasu jest praktycznie 
niemożliwe,

)

,

(

0

0

t

t

t

0

t

0

t

background image

 

 

Rozkład Poissona -c.d.

to prawdopodobieństwo pojawienia się k 
zgłoszeń w przedziale czasu  o długości  
wyraża się wzorem Poissona z parametrem    , 
który oznacza tzw. intensywność strumienia 
zgłoszeń, czyli oczekiwaną liczbę zgłoszeń w 
jednostce czasu.

background image

 

 

Rozkład dwumianowy a Poissona

Niech zmienna losowa  X  ma rozkład 
dwumianowy,  taki że,

 

to

np

n

lim

!

lim

k

e

q

p

k

n

k

k

n

k

n

background image

 

 

Rozkład normalny

Mówimy,  że zmienna losowa  X  ma rozkład 
normalny  (rozkład Gaussa)  z 
parametrami

         

,  jeżeli jej gęstość 

prawdopodobieństwa wyraża się wzorem:

gdzie     - dowolne, 
Parametry        i        maja prostą interpretację 
probabilistyczną:

    

jest wartością oczekiwaną, 

    

-

wariancją.

)

,

(

R

x

x

f

e

x

2

2

)

(

2

1

2

1

)

(

.

0

2

background image

 

 

Rozkład normalny - c.d.

Tw.

Jeżeli zmienna losowa X ma rozkład 

normalny

,  to zmienna losowa U:

ma rozkład normalny  N(0,1)  czyli 
standaryzowany rozkład normalny.
Zatem gęstość zmiennej losowej  U,  którą 
będziemy oznaczać przez

     

,  przyjmuje 

postać:

 

)

,

(

N

X

U

e

u

U

2

2

1

2

1

)

(

R

u

background image

 

 

Rozkład normalny - c.d.

Istnieją tablice wartości gęstości     i 
odpowiadającej jej dystrybuanty     :

  

Dystrybuanta standaryzowanej zmiennej 
losowej U ma własność:

u

dt

t

u

e

2

2

1

2

1

)

(

R

u

u

u

),

(

1

)

(

background image

 

 

Rozkład Weibulla

Mówimy,  że zmienna losowa X ma rozkład  Weibulla 
o parametrach p  i

          

,  jeżeli jej gęstość jest 

postaci:

Wartość oczekiwana i wariancja zmiennej o 
rozkładzie Weibulla wyrażają się przez funkcję 
specjalną

     

następującymi wzorami:

gdzie

0

0

,

0

0

,

)

(

1

x

x

e

px

x

f

p

x

p









2

2

1

)

1

1

(

)

1

2

(

)

(

),

1

1

(

)

(

p

p

X

V

p

X

E

p

p

0

1

0

,

)

(

p

dx

e

x

p

x

p

background image

 

 

Przykłady twierdzeń granicznych

Tw.

Dla każdej zmiennej losowej  X,  

mającej wartość skończoną, zachodzi 
następująca nierówność,  zwana 
nierównością Czebyszewa:

2

)

(

)

(

X

V

X

E

X

P

n

n

background image

 

 

Twierdzenie  Czebyszewa

Jeżeli zmienne losowe                          są niezależne,  
mają skończone wartości oczekiwane                 oraz 
wspólnie ograniczone wariancje, czyli                             
      to przy każdej liczbie           zachodzi zbieżność:

gdzie

        

jest średnią arytmetyczną

 

          

zaś jest średnią arytmetyczną  wartości 

oczekiwanych
          .

,...

,...,

,

2

1

n

X

X

X

)

(

i

X

E

,..

2

,

1

,

)

(

i

C

X

V

i

0

1

)

(

 

n

n

n

X

E

X

P

n

X

(*)

,...

2

,

1

),

...

(

1

2

1

n

X

X

X

n

n

n

X

)

(

n

X

E

)

(

i

X

E

background image

 

 

Twierdzenie Bernoulliego

Jeżeli

                      

są zmiennymi losowymi 

o rozkładach Bernoulliego  odpowiednio z 
parametrami  (n,p), to przy dowolnym

 

,...

2

,

1

, 

n

S

n

0

1

 

n

n

p

n

S

P

background image

 

 

Centralne twierdzenie Lindberga-

Levy’ego

Jeżeli zmienne losowe

 

1)    są niezależne,
2)   mają ten sam rozkład,
3)   skończoną wartość oczekiwaną
      i skończoną wariancję

to ciąg dystrybuant

       

standaryzowanych 

zmiennych losowych  

gdzie                                    jest zbieżny do 
dystrybuanty

standaryzowanego rozkładu normalnego.        

          

,...

,...,

,

2

1

n

X

X

X

)

(

i

X

E

2

)

(

i

X

V

n

F

n

U

n

n

S

U

n

n

n

S

n

X

X

X

...

2

1


Document Outline