Rozkłady prawdopodobieństwa

Podobne dokumenty
WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 4 Przekształcenia zmiennej losowej, momenty

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

Prawdopodobieństwo i statystyka

Prawdopodobieństwo i statystyka

PODSTAWOWE ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA. Piotr Wiącek

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

PEWNE FAKTY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA

Biostatystyka, # 3 /Weterynaria I/

Matematyka z el. statystyki, # 3 /Geodezja i kartografia II/

Najczęściej spotykane rozkłady dyskretne:

Jeśli wszystkie wartości, jakie może przyjmować zmienna można wypisać w postaci ciągu {x 1, x 2,...}, to mówimy, że jest to zmienna dyskretna.

Literatura. Leitner R., Zacharski J., Zarys matematyki wyŝszej dla studentów, cz. III.

Przestrzeń probabilistyczna

Temat: Zmienna losowa. Rozkład skokowy. Rozkład ciągły. Kody kolorów: Ŝółty nowe pojęcie pomarańczowy uwaga. Anna Rajfura, Matematyka

Statystyka. Wydział Zarządzania Uniwersytetu Łódzkiego

Zmienna losowa. Rozkład skokowy

Statystyka matematyczna

Wykład 3 Jednowymiarowe zmienne losowe

STATYSTYKA MATEMATYCZNA dla ZPM I dr inż Krzysztof Bryś wyk lad 1,2 KLASYCZNY RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA

STYSTYSTYKA dla ZOM II dr inż Krzysztof Bryś Wykad 1

Zestaw 2: Zmienne losowe. 0, x < 1, 2, 2 x, 1 1 x, 1 x, F 9 (x) =

Elementy Rachunek prawdopodobieństwa

Metody probabilistyczne

Ćwiczenia 7 - Zmienna losowa i jej rozkład. Parametry rozkładu.

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

Rozkłady prawdopodobieństwa zmiennych losowych

Lista zadania nr 7 Metody probabilistyczne i statystyka studia I stopnia informatyka (rok 2) Wydziału Ekonomiczno-Informatycznego Filia UwB w Wilnie

Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyka

5 Przegląd najważniejszych rozkładów

II WYKŁAD STATYSTYKA. 12/03/2014 B8 sala 0.10B Godz. 15:15

Statystyka. Magdalena Jakubek. kwiecień 2017

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

Ważne rozkłady i twierdzenia

W rachunku prawdopodobieństwa wyróżniamy dwie zasadnicze grupy rozkładów zmiennych losowych:

MATEMATYKA Z ELEMENTAMI STATYSTYKI LABORATORIUM KOMPUTEROWE DLA II ROKU KIERUNKU ZARZĄDZANIE I INŻYNIERIA PRODUKCJI ZESTAWY ZADAŃ

PRAWDOPODOBIEŃSTWO. ZMIENNA LOSOWA. TYPY ROZKŁADÓW

Jednowymiarowa zmienna losowa

P (A B) = P (A), P (B) = P (A), skąd P (A B) = P (A) P (B). P (A)

Przegląd ważniejszych rozkładów

STATYSTYKA MATEMATYCZNA. rachunek prawdopodobieństwa

Zmienne losowe. dr Mariusz Grządziel Wykład 12; 20 maja 2014

Laboratorium nr 7. Zmienne losowe typu skokowego.

Statystyczna analiza danych w programie STATISTICA 7.1 PL (wykład 1) Dariusz Gozdowski

Tablica Wzorów Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyki

Rozkłady statystyk z próby

Statystyka matematyczna dla leśników

WYKŁAD 2. Zdarzenia losowe i prawdopodobieństwo Zmienna losowa i jej rozkłady

1 Elementy kombinatoryki i teorii prawdopodobieństwa

WYKŁAD 3. Witold Bednorz, Paweł Wolff. Rachunek Prawdopodobieństwa, WNE, Uniwersytet Warszawski. 1 Instytut Matematyki

4,5. Dyskretne zmienne losowe (17.03; 31.03)

Lista 5. Zadanie 3. Zmienne losowe X i (i = 1, 2, 3, 4) są niezależne o tym samym

Dyskretne zmienne losowe

Zmienne losowe. Powtórzenie. Dariusz Uciński. Wykład 1. Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych Universytet Zielonogórski

Estymacja przedziałowa - przedziały ufności dla średnich. Wrocław, 5 grudnia 2014

III. ZMIENNE LOSOWE JEDNOWYMIAROWE

Zmienne losowe i ich rozkłady. Momenty zmiennych losowych. Wrocław, 10 października 2014

Statystyka matematyczna. Wykład III. Estymacja przedziałowa

Metody probabilistyczne

Statystyka matematyczna

Szkice do zajęć z Przedmiotu Wyrównawczego

Wstęp do Rachunku Prawdopodobieństwa, IIr. WMS

WSTĘP. Tematy: Regresja liniowa: model regresji liniowej, estymacja nieznanych parametrów. Wykład:30godz., ćwiczenia:15godz., laboratorium:30godz.

Zmienne losowe, statystyki próbkowe. Wrocław, 2 marca 2015

Statystyka i eksploracja danych

Rozdział 1. Zmienne losowe, ich rozkłady i charakterystyki. 1.1 Definicja zmiennej losowej

Wykład 10 Estymacja przedziałowa - przedziały ufności dla średn

PROBABILISTYKA - test numery zestawów 1,3,5,7,9,...,41

Zmienne losowe. dr Mariusz Grzadziel. rok akademicki 2016/2017 semestr letni. Katedra Matematyki, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

1.1 Wstęp Literatura... 1

Rozdział 1. Wektory losowe. 1.1 Wektor losowy i jego rozkład

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA Wydział Matematyki Stosowanej ROZKŁAD NORMALNY ROZKŁAD GAUSSA

Wykład 1 Zmienne losowe, statystyki próbkowe - powtórzenie materiału

Statystyka Opisowa z Demografią oraz Biostatystyka. Zmienne losowe. Aleksander Denisiuk. denisjuk@euh-e.edu.pl

STATYSTYKA I DOŚWIADCZALNICTWO

Statystyczna analiza danych

WYKŁAD 6. Witold Bednorz, Paweł Wolff. Rachunek Prawdopodobieństwa, WNE, Uniwersytet Warszawski. 1 Instytut Matematyki

Spis treści 3 SPIS TREŚCI

Kwantyle. Kwantyl rzędu p rozkładu prawdopodobieństwa to taka liczba x p. , że. Możemy go obliczyć z dystrybuanty: P(X x p.

1 Podstawy rachunku prawdopodobieństwa

N ma rozkład Poissona z wartością oczekiwaną równą 100 M, M M mają ten sam rozkład dwupunktowy o prawdopodobieństwach:

STATYSTYKA MATEMATYCZNA ZESTAW 0 (POWT. RACH. PRAWDOPODOBIEŃSTWA) ZADANIA

zadania z rachunku prawdopodobieństwa zapożyczone z egzaminów aktuarialnych

Statystyka i eksploracja danych

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA WYKŁAD 3.

Zwiększenie wartości zmiennej losowej o wartość stałą: Y=X+a EY=EX+a D 2 Y=D 2 X

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Zmienne losowe ciągłe i ich rozkłady

5.Dzienne zużycie energii (1=100kWh) pewnej firmy jest zmienną losową. 0, gdy x 0 lub x 3

Zmienne losowe. Rozkład prawdopodobieństwa i dystrybuanta. Wartość oczekiwana i wariancja zmiennej losowej

07DRAP - Zmienne losowe: dyskretne i ciągłe

Różne rozkłady prawdopodobieństwa

Statystyka w analizie i planowaniu eksperymentu

Prawdopodobieństwo i statystyka

Rozkłady i ich dystrybuanty 16 marca F X (t) = P (X < t) 0, gdy t 0, F X (t) = 1, gdy t > c, 0, gdy t x 1, 1, gdy t > x 2,

Metody probabilistyczne

Wykład 3 Momenty zmiennych losowych.

Rachunek prawdopodobieństwa (Elektronika, studia niestacjonarne) Wykład 3

Wykład 3 Momenty zmiennych losowych.

Wykład 4, 5 i 6. Elementy rachunku prawdopodobieństwa i kombinatoryki w fizyce statystycznej

METODY ESTYMACJI PUNKTOWEJ. nieznanym parametrem (lub wektorem parametrów). Przez X będziemy też oznaczać zmienną losową o rozkładzie

Transkrypt:

Tytuł Spis treści Wersje dokumentu Instytut Matematyki Politechniki Łódzkiej 10 grudnia 2011

Spis treści Tytuł Spis treści Wersje dokumentu 1 Wartość oczekiwana Wariancja i odchylenie standardowe Rozkład dwumianowy Rozkład Poissona Rozkład geometryczny Rozkład dwumianowy ujemny Rozkład jednostajny Rozkład wykładniczy Rozkład normalny Rozkład χ 2 Rozkład gamma Rozkład t-studenta Ważne twierdzenia Twierdzenie Poissona

Wersje Tytuł Spis treści Wersje dokumentu Wersja data edytor opis 0.1 23.10.2011 Piotr Kowalski opisane pierwsze rozkłady 0.2 25.10.2011 Piotr Kowalski poprawki literówek 0.3 4.11.2011 Piotr Kowalski dodano rozkład wielomianowy 0.4 26.11.2011 Piotr Kowalski dodano teorię rozkładów rozkłady dyskretne oraz EX - VarX 0.5 29.11.2011 Piotr Kowalski dodano kwantyl oraz popr. błędów 0.6 10.12.2011 Piotr Kowalski dodano rozkłady ciągłe

Prawdopodobieństwo Istota prawdopodobieństwa Czym jest rozkład prawdopodobieństwa Sposoby opisania rozkładów Definicja 2.1 Istota prawdopodobieństwa Prawdopodobieństwem nazywamy dowolną miarę określoną dla zdarzeń losowych gdy miara wszystkich możliwych wydarzeń wynosi 1. Aby zrozumieć prawdopodobieństwo należy zrozumieć czym jest miara.

Miara Istota prawdopodobieństwa Czym jest rozkład prawdopodobieństwa Sposoby opisania rozkładów Definicja 2.2 Miara Miara jest funkcją, która zbiorom przypisuje liczbę odpowiadającą jej rozmiarowi. Funkcja ta musi posiadać kilka cech: skalowalność (mierzymy względem pewnego innego zbioru), porównywalność (porównanie miar zbiorów odpowiada naszym odczuciom), zachowanie miary (dodawania i odejmowanie zbiorów nie powoduje wyciekania miary), uniwersalność (wszystkie zbiory mają miarę). Miarę najczęściej tworzy się biorąc elementy które umiemy mierzyć, następnie je składać i rozłączać z innymi mierzalnymi elementami tworząc bogatą rodzinę rzeczy posiadających miarę.

Rozkład prawdopodobieństwa Istota prawdopodobieństwa Czym jest rozkład prawdopodobieństwa Sposoby opisania rozkładów 1 Jeden ze sposobów pełnego opisania zjawiska losowego. 2 Jeden ze sposobów porównywania dwóch zjawisk losowych. 3 Rozkłady dzielimy na dyskretne i ciągłe. W różnych doświadczeniach mamy doczynienia z podobnymi losowościami. Przenosząc te losowości za pomocą funkcji losowych, nazywanych zmiennymi losowymi, na przestrzenie rzeczywiste, możemy je porównywać. Typy losowości nazywamy rozkładami. Jest naturalną dziedziną badań losowości.

Przykład do rozkładów Istota prawdopodobieństwa Czym jest rozkład prawdopodobieństwa Sposoby opisania rozkładów Przykład 1 Mamy doświadczenie w której w rzucie kostką 6 ścienną otrzymujemy parzystą lub nieparzystą liczbę oczek. W drugim doświadczeniu podrzucamy uczciwą monetę do góry i obserwujemy wynik w postaci orła lub reszki. Te dwa zjawiska są nieporównywalne gdyż dzieją się w zupełnie innych przestrzeniach. Rozważamy, zatem zmienne losowo opisane następująco, jeśli na kostce wypadła parzysta liczba oczek to zmienna losowa przyjmuje wartość 1, natomiast 0 w przeciwnym wypadku. Rozważamy i drugą zmienną losową, która przyjmuje wartość 1 dla orła i 0 dla reszki. Te dwie zmienne losowe mają wartości rzeczywiste i można je zatem porównać. Za chwilę powiemy, że te dwie zmienne losowe mają taki sami rozkład dwupunktowy.

Sposoby opisania rozkładów Istota prawdopodobieństwa Czym jest rozkład prawdopodobieństwa Sposoby opisania rozkładów Są 4 podstawowe sposoby na opisanie rozkładu prawdopodobieństwa. 1 Poprzez dystrybuantę. 2 Poprzez wypisanie rozkładu (tylko dla dyskretnych) 3 Poprzez gęstość (tylko dla ciągłych) 4 Poprzez funkcję charakterystyczną (wersja zaawansowana)

Dystrybuanta Istota prawdopodobieństwa Czym jest rozkład prawdopodobieństwa Sposoby opisania rozkładów Definicja 2.3 Dystrybuanta Dystrybuntą zmiennej losowej X (1-wymiarową) nazwiemy funkcję określoną następująco F X (t) = P(X t) (1)

Gęstość Istota prawdopodobieństwa Czym jest rozkład prawdopodobieństwa Sposoby opisania rozkładów Definicja 2.4 Gęstość Gęstością zmiennej losowej X (1-wymiarową) nazwiemy funkcję spełniającą następujący warunek P(X A) = f X (t)dt (2) Czyli taką, że jej całki(sumy) na zbiorach odpowiadają prawdopodobieństwom tychże zbiorów. A

Kwantyl Istota prawdopodobieństwa Czym jest rozkład prawdopodobieństwa Sposoby opisania rozkładów Definicja 2.5 Kwantyl Kwantylem rzędu p, 0 p 1 nazywamy każdą liczbę x p spełniającą: P(X x p ) p P(X x p ) 1 p (3)

Charakterystyki Wartość oczekiwana Wariancja i odchylenie standardowe Dla rozkładów można policzyć ważne wskaźniki takie jak: 1 Wartość oczekiwana 2 Wariancja

Wartość oczekiwana Wartość oczekiwana Wariancja i odchylenie standardowe Definicja 3.1 Wartość oczekiwana Wartością oczekiwaną nazywamy średnią wartość otrzymywaną przez zmienną losową przy wielokrotnie powtarzanym doświadczeniu. x P(X = x) x Ω E[X ] = xf x (t)dt Ω, dla dyskretnych rozk., dla ciągłych rozk. (4)

Wariancja Wartość oczekiwana Wariancja i odchylenie standardowe Definicja 3.2 Wariancja Wariancja określa średnią odległość od średniej w sensie kwadratu. Nazywana jest często miarą rozrzutu. Pozwala określać szanse na uzyskanie wyniku odległego od średniego Var[X ] = E[(X EX ) 2 ] = E[X 2 ] (E[X ]) 2 (5) Odchyleniem standardowym nazywamy pierwiastek z wariancji.

Rozkład jednopunktowy Definicja 4.1 Rozkład jednopunktowy Opisuje przypadek gdy tylko jedna wartość może być otrzymana w doświadczeniu. Jest to przypadek skrajny w prawdopodobieństwie wynik X=a prstwo 1 Tabela: Tabela rozkładu jednopunktowego

Rozkład dwupunktowy Definicja 4.2 Rozkład dwupunktowy Opisuje przypadek gdy możliwe są dwie wartości zmiennej losowej o określonych prawdopodobieństwach. wynik X=a X=b prstwo p q=1-p Tabela: Tabela rozkładu dwupunktowego

Klasyczna definicja prawdopodobieństwa Definicja 4.3 Klasyczna definicja prawdopodobieństwa Opisuje przypadek gdy dyskretne wyniki elementarne mają takie same prawdopodobieństwo. P(X A) = µ(a) µ(ω) (6) gdzie µ jest dowolną miarą

Rozkład dwumianowy - Schemat Bernouliego Definicja 4.4 Rozkład dwumianowy Opisuje powtarzane doświadczenie w którym otrzymać można zdarzenie określane jako sukces, oraz zdarzenie określane jako porażka, gdzie oba zdarzenia mają stałe prawdopodobieństwa, i pytamy się o ilość wydarzeń sukcesu w kolejnych n-prób. P(X = k) = ( n) k p k (1 p) n k E[X ] = np, Var[X ] = np(1 p) (7)

Rozkład wielomianowy Definicja 4.5 Rozkład wielomianowy Stanowi uogólnienie rozkładu dwumianowego na przypadek kilku różnych sukcesów. Niech p 1, p 2,..., p k będą prawdopodobieństwami k różnych komplementarnych zdarzeń. P(X = (x 1, x 2,..., x p )) = (x 1 +... + x k )! p x 1 1 x 1!... x k!... px k k (8)

Rozkład Poissona Definicja 4.6 Rozkład Poissona Rozkład graniczny dla pewnego ciągu rozkładów dwumianowych. Opisuje go pewien dodatni parametr λ. P(X = k) = λk k! e λ (9) E[X ] = 1 λ, Var[X ] = 1 λ

Rozkład geometryczny Definicja 4.7 Rozkład geometryczny Opisuje ilość prób aż do uzyskania sukcesu w powtarzanym doświadczeniu o stałym rozkładzie dwupunktowym. P(X = k) = (1 p) k 1 p (10) E[X ] = 1 (1 p), Var[X ] = p p 2 (11)

Rozkład dwumianowy ujemny Definicja 4.8 Rozkład dwumianowy ujemny Opisuje ilość prób aż do uzyskania l-tego sukcesu w powtarzanym doświadczeniu o stałym rozkładzie dwupunktowym. ( ) l + k 1 P(X = k) = (1 p) k 1 p l (12) k

Rozkład jednostajny Definicja 4.9 Rozkład jednostajny Opisuje nieprzeliczalną przestrzeń punktów z których część jest osiągalna z takim samym prawdopodobieństwem, a część jest nieosiągalna w żaden sposób. { 1 1 x A f (x) = 1l A (x) µ(ω) ; 1l A(x) = (13) 0 x / A P(A X ) = f (x)dµ = 1 1dµ (14) µ(ω) Ω A

Rozkład wykładniczy Definicja 4.10 Rozkład wykładniczy Uciągloną wersję rozkładu Poissona nazywamy rozkładem wykładniczym. Rozkładem wykładniczym o parametrze λ > 0 nazwiemy rozkład o gęstości f (x) = λe λx 1l (0, ) (x) (15) EX = 1 λ, VarX = 1 λ 2 (16)

Rozkład normalny Definicja 4.11 Rozkład normalny Rozkładem normalnym (lub Gaussa) o parametrach µ R, σ > 0 nazwiemy rozkład o gęstości f (x) = 1 (x µ) 2 σ e 2σ 2 (17) 2π EX = µ, VarX = σ 2 (18) Rozkładem normalnym standaryzowanym nazywamy rozkład N(0, 1).

Rozkład χ 2 Definicja 4.12 Rozkład χ 2 Rozkładem χ 2 o n stopniach swobody nazywamy rozkład bedący sumą kwadratów n- niezależnych zmiennych losowych o rozkładzie normalnym standaryzowanym X χ 2 n X = n k=1 X 2 1, X i N(0, 1), i = 1..n. f (x) = 1 2 k/2 Γ(k/2) x k/2 1 e x/2 1l (0,+ ) (x) EX = n, VarX = 2n; (19)

Rozkład gamma Definicja 4.13 Rozkład gamma Rozkładem gamma o parametrach α, β > 0 nazwiemy rozkład o gęstości f (x) = βα Γ(α) x α 1 e βx 1l (0,+ ) (x) Γ(x) = x t x 1 e t dt 0 (20) EX = α β, VarX = α β 2 (21)

Rozkład t-studenta Definicja 4.14 Rozkład t-studenta Rozkładem t lub t-studenta o n stopniach swobody nazywamy rozkład postaci T = U Z n, gdzie U N(0, 1), Z χ 2 n. f (x) = Γ( n+1 2 ) Γ( n 2 ) nπ ( 1 + t 2 EX = 0, VarX = ) n+1 2 n n n 2 Rozkład t-studenta zbiega przy n do rozkładu normalnego standaryzowane N(0, 1). (22)

Twierdzenie Poissona Ważne twierdzenia Twierdzenie 5.1 Twierdzenie Poissona Jeśli n, oraz p n 0 i np n λ to ( ) n p k (1 p) n k λk k k! e λ (23)