Prawdopodobieństwo i statystyka

Podobne dokumenty
Prawdopodobieństwo i statystyka

Statystyka i eksploracja danych

Prawdopodobieństwo i statystyka

Prawdopodobieństwo i statystyka

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

Wykład 2 Zmienne losowe i ich rozkłady

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA WYKŁAD 3.

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

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

Prawa wielkich liczb, centralne twierdzenia graniczne

7 Twierdzenie Fubiniego

F t+ := s>t. F s = F t.

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

Wykład 12: Warunkowa wartość oczekiwana. Rozkłady warunkowe. Mieszanina rozkładów.

Statystyka i eksploracja danych

Wykłady ostatnie. Rodzinę P podzbiorów przestrzeni X nazywamy σ - algebrą, jeżeli dla A, B P (2) A B P, (3) A \ B P,

Robert Kowalczyk. Zbiór zadań z teorii miary i całki

Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa

Jednowymiarowa zmienna losowa

G. Plebanek, MIARA I CAŁKA Zadania do rozdziału 1 28

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

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

W2 Podstawy rachunku prawdopodobieństwa (przypomnienie)

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

Rachunek prawdopodobieństwa (Elektronika, studia niestacjonarne) Wykład 3

Funkcje charakterystyczne zmiennych losowych, linie regresji 1-go i 2-go rodzaju

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

Rodzinę F złożoną z podzbiorów zbioru X będziemy nazywali ciałem zbiorów, gdy spełnione są dwa następujące warunki.

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 2. Aksjomatyczne ujęcie prawdopodobieństwa

Wykład 11: Martyngały: definicja, twierdzenia o zbieżności

PEWNE FAKTY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA - POJĘCIA WSTĘPNE MATERIAŁY POMOCNICZE - TEORIA

Szkice do zajęć z Przedmiotu Wyrównawczego

1. Struktury zbiorów 2. Miara 3. Miara zewnętrzna 4. Miara Lebesgue a 5. Funkcje mierzalne 6. Całka Lebesgue a. Analiza Rzeczywista.

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

Metody probabilistyczne

n=0 Dla zbioru Cantora prawdziwe są wersje lematu 3.6 oraz lematu 3.8 przy założeniu α = :

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

Statystyka i eksploracja danych

4 Kilka klas procesów

Modelowanie zależności. Matematyczne podstawy teorii ryzyka i ich zastosowanie R. Łochowski

1 Relacje i odwzorowania

Zmienna losowa i jej rozkład Dystrybuanta zmiennej losowej Wartość oczekiwana zmiennej losowej

Biostatystyka, # 3 /Weterynaria I/

Wykład 12: Warunkowa wartość oczekiwana. Rozkłady warunkowe. Mieszanina rozkładów.

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

Wykład 6 Estymatory efektywne. Własności asymptotyczne estym. estymatorów

Metody probabilistyczne opracowane notatki 1. Zdefiniuj zmienną losową, rozkład prawdopodobieństwa. Przy jakich założeniach funkcje: F(x) = sin(x),

Notatki z Analizy Matematycznej 2. Jacek M. Jędrzejewski

6. Zmienne losowe typu ciagłego ( ) Pole trapezu krzywoliniowego

Rachunek Prawdopodobieństwa Rozdział 5. Rozkłady łączne

Rachunek prawdopodobieństwa- wykład 6

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

Wykład 11: Martyngały: Twierdzenie o zbieżności i Hoeffdinga

III. ZMIENNE LOSOWE JEDNOWYMIAROWE

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

Repetytorium z przedmiotu MIARA I PRAWDOPODOBIEŃSTWO dla kierunku Informatyka 2001/2002. Adam Jakubowski

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

Szeregi liczbowe. Analiza Matematyczna. Alexander Denisjuk

Wykład 21 Funkcje mierzalne. Kostrukcja i własności całki wzglȩdem miary przeliczalnie addytywnej

Repetytorium z przedmiotu Miara i prawdopodobieństwo dla kierunku Informatyka 2003/2004. Adam Jakubowski

2 Rodziny zbiorów. 2.1 Algebry i σ - algebry zbiorów. M. Beśka, Wstęp do teorii miary, rozdz. 2 11

Wykład 1: Przestrzeń probabilistyczna. Prawdopodobieństwo klasyczne. Prawdopodobieństwo geometryczne.

Wykład z analizy danych: powtórzenie zagadnień z rachunku prawdopodobieństwa

Rodzinę spełniającą trzeci warunek tylko dla sumy skończonej nazywamy ciałem (algebrą) w zbiorze X.

Wykład 3 Jednowymiarowe zmienne losowe

Prawdopodobieństwo i statystyka

1 Elementy kombinatoryki i teorii prawdopodobieństwa

Zmienne losowe, statystyki próbkowe. Wrocław, 2 marca 2015

σ-ciało zdarzeń Niech Ω będzie niepustym zbiorem zdarzeń elementarnych, a zbiór F rodziną podzbiorów zbioru Ω spełniającą warunki: jeśli A F, to A F;

6.4 Podstawowe metody statystyczne

Zadania do Rozdziału X

SZEREGI LICZBOWE I FUNKCYJNE

Dystrybucje. Marcin Orchel. 1 Wstęp Dystrybucje Pochodna dystrybucyjna Przestrzenie... 5

zbiorów domkniętych i tak otrzymane zbiory domknięte ustawiamy w ciąg. Oznaczamy

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

8 Całka stochastyczna względem semimartyngałów

Rozkłady łaczne wielu zmiennych losowych

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,

A i. i=1. i=1. i=1. i=1. W dalszej części skryptu będziemy mieli najczęściej do czynienia z miarami określonymi na rodzinach, które są σ - algebrami.

Analiza funkcjonalna 1.

Funkcje rzeczywiste jednej. Matematyka Studium doktoranckie KAE SGH Semestr letni 2008/2009 R. Łochowski

Prawdopodobieństwo i statystyka

Prawdopodobieństwo. Prawdopodobieństwo. Jacek Kłopotowski. Katedra Matematyki i Ekonomii Matematycznej SGH. 16 października 2018

5 Przegląd najważniejszych rozkładów

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 5. Rozkłady łączne

Podstawy metod probabilistycznych. dr Adam Kiersztyn

Wykład 7: Warunkowa wartość oczekiwana. Rozkłady warunkowe.

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

Statystyka matematyczna. Wykład III. Estymacja przedziałowa

Analiza matematyczna i algebra liniowa Pochodna funkcji

Wykład 5. Zagadnienia omawiane na wykładzie w dniu r

Wartość oczekiwana Mediana i dominanta Wariancja Nierówności związane z momentami. Momenty zmiennych losowych Momenty wektorów losowych

Rachunek prawdopodobieństwa II

Prawdopodobieństwo i statystyka

Repetytorium z przedmiotu Miara i Prawdopodobieństwo. Adam Jakubowski

Krzysztof Rykaczewski. Szeregi

1 Zbiory i działania na zbiorach.

Transkrypt:

Wykład V: Zmienne losowe i ich wartości oczekiwane 25 października 2017

Definicja zmiennej losowej Definicja Zmienne losowa to charakterystyka liczbowa wyniku eksperymentu losowego. Zmienne losowa na przestrzeni probabilistycznej (Ω, F, P) to funkcja X : Ω IR 1 o własności X 1 ((a, + )) = {ω ; X (ω) > a} F, a IR 1. Jak wkrótce zobaczymy, warunek użyty w definicji zmiennej losowej jest najsłabszym wymaganiem pozwalającym zdefiniować wartość oczekiwaną.

Definicja zmiennej losowej Zauważmy, że {ω ; X (ω) > a} F wtedy. i tylko wtedy, gdy {ω ; X (ω) a} F. X jest więc zmienną losową, jeśli X 1 ((, a]) = {ω ; X (ω) a} F, air 1. Niech X będzie zmienną losową. Wtedy dla a IR 1 X 1 ([a, + )) = {ω ; X (ω) a} = {ω ; X (ω) > a 1 m } F. m=1 X 1 ((, a)) = {ω ; X (ω) < a} = {ω ; X (ω) a 1 m } F. m=1

Definicja zmiennej losowej W szczególności dla a < b X 1 ((a, b]) = {ω ; X (ω) b} \ {ω ; X (ω) a} F, X 1 ([a, b)) = {ω ; X (ω) < b} \ {ω ; X (ω) < a} F, X 1 ((a, b)) = {ω ; X (ω) < b} \ {ω ; X (ω) a} F, X 1 ([a, b]) = {ω ; X (ω) b} \ {ω ; X (ω) < a} F. Widoczne jest, że rodzina zbiorów D IR 1 o własności X 1 (D) F jest bardzo bogata. Jak bardzo? {D IR 1 ; X 1 (D) F} jest σ-algebrą (bo operacja przeciwobrazu zachowuje operacje na zbiorach).

Definicja zmiennej losowej Definicja zbiorów borelowskich Najmniejsza σ-algebra zawierająca wszystkie półproste (a, + ) ; a IR 1) jest nazywana σ-algebrą borelowską i oznaczana B 1. Elementy B 1 są zbiorami borelowskimi. Uwaga: Najmniejsza σ-algebra zawierająca daną klasę zbiorów C zawsze istnieje! Twierdzenie Jeśli X jest zmienna losową na przestrzeni probabilistycznej (Ω, F, P), to dla każdego zbioru borelowskiego B B 1 X 1 (B) F. W szczególności, dla każdego zbioru borelowskiego B IR 1 możliwe obliczyć P ( X 1 (B) ) = P( { ω ; X (ω) B } ).

Funkcje zmiennych losowych Niech X będzie zmienną losową i niech f : IR 1 IR 1. Istotne jest pytanie, kiedy f (X ) jest zmienną losową? Przykład: f (x) = x 2. X 2 jest zmienną losową, bo dla każdego a IR 1 {ω ; X 2 (ω) a} = {ω ; a X (ω) a} = {ω ; X (ω) a} \ {ω ; X (ω) < a} F. Czy musimy takie rozumowanie przeprowadzać dla każdego f z osobna? Zauważmy, że ( f (X ) ) 1 ( (a, + ) ) = X 1 ( f 1( (a, + ) )). Jeśli więc f 1 ((a, + )) B 1, a IR 1, to f (X ) jest zmienną losową!

Funkcje zmiennych losowych Definicja funkcji borelowskiej Funkcja f : IR 1 IR 1 jest borelowska, jeśli Wniosek f 1( (a, + ) ) B 1, a IR 1. Jeśli X jest zmienną losową i f : IR 1 IR 1 jest funkcją borelowską, to f (X ) jest zmienną losową. Twierdzenie Złożenie funkcji borelowskich jest funkcją borelowską. Funkcje monotoniczne są borelowskie. Funkcje ciągłe są borelowskie. Funkcje schodkowe są borelowskie.

Aproksymacja przez proste zmienne losowe Twierdzenie Każda zmienna losowa jest punktową granicą ciągu prostych zmiennych losowych (zmienna losowa jest prosta, gdy przyjmuje tylko skończony zbiór wartości). Twierdzenie Każda nieujemna zmienna losowa jest punktową granicą niemalejącego ciągu prostych funkcji nieujemnych.

Granica punktowa ciągu zmiennych losowych Twierdzenie Punktowa granica ciągu zmiennych losowych jest zmienną losową. Wniosek Suma, iloczyn itp. zmiennych losowych jest zmienną losową.

Unifikacja dwóch znanych wzorów Niech p i 0, i p i = 1 i niech x i 0. Połóżmy F (x) = p i. {i ; x i x} Wtedy x i p i = (1 F (x)) dx. i 0 Podobnie, niech p(x) 0, x 0 i 0 p(x) dx = 1. Jeśli położyć x F (x) = p(x) dx, 0 to znów mamy xp(x) dx = (1 F (x)) dx. 0 0

Wartość oczekiwana nieujemnej zmiennej losowej Definicja Niech X będzie nieujemną zmienna losową. Wartość oczekiwaną X definiujemy jako całkę EX := + 0 P(X > u) du [0, + ]. Własności wartości oczekiwanej dla X 0 EX = 0 wtedy, i tylko wtedy, gdy P(X = 0) = 1. Jeśli α 0, to E(αX ) = αex. Jeśli 0 X Y, to EX EY.

Wartość oczekiwana nieujemnej zmiennej losowej Twierdzenie Lebesgue a o zbieżności monotonicznej Jeśli 0 X 1 X 2..., to Wniosek Jeśli X i Y są nieujemne, to E lim X n = lim EX n. n n E(X + Y ) = EX + EY. Jak wykazać powyższy wniosek?

Wartość oczekiwana zmiennej losowej Zdefiniujmy funkcje pomocnicze h + (x) i h (x) wzorami h + (x) = 0 x i h (x) = 0 ( x). Jeśli X jest zmienna losową, to jej dodatnia część X + i ujemna część X są określone wzorami Zauważmy, że X + = h + (X ), X = h (X ). X = X + X oraz X = X + + X. Definicja Niech X będzie zmienną losową. Jeśli EX + < + i EX < +, to mówimy, że wartość oczekiwana X istnieje i definujemy EX := EX + EX (, + ).

Własności wartości oczekiwanej Twierdzenie 1 EX E X. 2 Jeśli E X < + i E Y < +, to dla dowolnych liczb α, β R 1 zmienna losowa αx + βy ma wartość oczekiwaną E (αx + βy ) = αex + βey. 3 Jeśli Y X i wartości oczekiwane istnieją, to EY EX.

Zbieżność wartości oczekiwanych Twierdzenie Lebesgue a o zbieżności majoryzowanej Jeśli X = lim n X n istnieje prawie na pewno oraz X n Y prawie na pewno, n IN, gdzie EY < +, to X jest zmienną losową o skończonej wartości oczekiwanej i mamy EX = lim EX n. n Zadanie Podać przykład zbieżnego ciągu zmiennych losowych {X n } o skończonych wartościach oczekiwanych, którego granica X ma skończoną wartość oczekiwaną EX lim n EX n.