Pojęcie szeregu nieskończonego:zastosowania do rachunku prawdopodobieństwa wykład 1

Podobne dokumenty
Ciągi liczbowe wykład 3

Ciagi liczbowe wykład 4

Dyskretne zmienne losowe

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

Funkcje: wielomianowa, wykładnicza, logarytmiczna wykład 2

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

Krzysztof Rykaczewski. Szeregi

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

Wykład 7: Szeregi liczbowe i potęgowe. S 1 = a 1 S 2 = a 1 + a 2 S 3 = a 1 + a 2 + a 3. a k

S n = a 1 1 qn,gdyq 1

a 1, a 2, a 3,..., a n,...

3. Podstawowe pojęcia statystyki matematycznej i rachunku prawdopodobieństwa wykład z Populacja i próba

7. CIĄGI. WYKŁAD 5. Przykłady :

Wykład 11: Podstawowe pojęcia rachunku prawdopodobieństwa

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

Wykład 8. Informatyka Stosowana. 26 listopada 2018 Magdalena Alama-Bućko. Informatyka Stosowana Wykład , M.A-B 1 / 31

Prawdopodobieństwo i statystyka

SZEREGI LICZBOWE I FUNKCYJNE

Matematyka I. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 3

Matematyka i Statystyka w Finansach. Rachunek Różniczkowy

Funkcje: wielomianowa, wykładnicza, logarytmiczna wykład 3

Czym jest ciąg? a 1, a 2, lub. (a n ), n = 1,2,

WYKŁAD Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ I. dr. Elżbieta Kotlicka. Centrum Nauczania Matematyki i Fizyki

Szeregi liczbowe. Analiza Matematyczna. Alexander Denisjuk

Ciągi liczbowe. Zbigniew Koza. Wydział Fizyki i Astronomii

Przykładowe zadania na egzamin z matematyki - dr Anita Tlałka - 1

Funkcja wykładnicza kilka dopowiedzeń

Prawa wielkich liczb, centralne twierdzenia graniczne

6. Zmienne losowe typu ciagłego ( ) Pole trapezu krzywoliniowego

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

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Rachunku prawdopodobieństwa: rys historyczny, aksjomatyka, prawdopodobieństwo warunkowe,

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

Pochodna funkcji: zastosowania przyrodnicze wykłady 7 i 8

Statystyka matematyczna

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

Matematyka. Justyna Winnicka. Na podstawie podręcznika Matematyka. e-book M. Dędys, S. Dorosiewicza, M. Ekes, J. Kłopotowskiego.

Wykłady 11 i 12: Całka oznaczona

1. Definicja granicy właściwej i niewłaściwej funkcji.

Granica funkcji wykład 4

Zasada indukcji matematycznej

Zapisujemy to symbolicznie jako równość:. Mówimy też, że ciąg posiada granicę niewłaściwą (równą nieskończoności).

III. ZMIENNE LOSOWE JEDNOWYMIAROWE

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

Wykład 2 Zmienne losowe i ich rozkłady

Metody probabilistyczne

zadania z rachunku prawdopodobieństwa zapożyczone z egzaminów aktuarialnych

Granice funkcji-pojęcie pochodnej

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

Statystyka i eksploracja danych

Wykład 13. Podstawowe pojęcia rachunku prawdopodobieństwa

Zbiory liczbowe i funkcje wykład 1

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /15

Szeregi o wyrazach dodatnich. Kryteria zbieżności d'alemberta i Cauchy'ego

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

Matematyka dla biologów Zajęcia nr 6.

Analiza matematyczna i algebra liniowa Wprowadzenie Ciągi liczbowe

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

Finanse i Rachunkowość studia niestacjonarne Wprowadzenie do teorii ciągów liczbowych (treść wykładu z 21 grudnia 2014)

Wykład 3 Jednowymiarowe zmienne losowe

Rachunek Różniczkowy

Szeregi liczbowe. Szeregi liczbowe i ich kryteria zbieżności. Małgorzata Wyrwas. Katedra Matematyki Wydział Informatyki Politechnika Białostocka

Proces Poissona. Proces {N(t), t 0} nazywamy procesem zliczającym jeśli N(t) oznacza całkowitą liczbę badanych zdarzeń zaobserwowanych do chwili t.

Pochodna funkcji. Pochodna funkcji w punkcie. Różniczka funkcji i obliczenia przybliżone. Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.

Prawdopodobieństwo i statystyka

EGZAMIN, ANALIZA 1A, zadań po 5 punktów, progi: 20=3.0, 24=3.5, 28=4.0, 32=4.5, 36=5.0

Podstawy analizy matematycznej II

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Funkcje, ich granice i ciągłość

Wykład 11: Martyngały: Twierdzenie o zbieżności i Hoeffdinga

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

Modelowanie wybranych pojęć matematycznych. semestr letni, 2016/2017 Wykład 10 Własności funkcji cd.

Lista zagadnień omawianych na wykładzie w dn r. :

Ważne rozkłady i twierdzenia

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

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

granicą ciągu funkcyjnego (f n ) n N W symbolicznym zapicie fakt, że f jest granicą ciągu funkcyjnego (f n ) n N możemy wyrazić następująco: ε>0 N N

Metody probabilistyczne

STATYSTYKA MATEMATYCZNA. rachunek prawdopodobieństwa

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /15

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

Rozkłady statystyk z próby

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Prawdopodobieństwo i statystyka

Sylabus do programu kształcenia obowiązującego od roku akademickiego 2014/15

Uniwersyteckie Koło Matematyczne - Tajemnicza liczba e.

Lista 1 - Funkcje elementarne

Ćwiczenia z metodyki nauczania rachunku prawdopodobieństwa

Wykład 13. Zmienne losowe typu ciągłego

Logarytmy. Funkcje logarytmiczna i wykładnicza. Równania i nierówności wykładnicze i logarytmiczne.

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Liczby i funkcje

EGZAMIN, ANALIZA 1A, zadań po 5 punktów, progi: 30=3.0, 36=3.5, 42=4.0, 48=4.5, 54=5.0

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

Pochodna funkcji: definicja, podstawowe własności wykład 5

Analiza matematyczna. 1. Ciągi

Uczeń: -podaje przykłady ciągów liczbowych skończonych i nieskończonych oraz rysuje wykresy ciągów

Funkcje analityczne. Wykład 12

W rachunku prawdopodobieństwa wyróżniamy dwie zasadnicze grupy rozkładów zmiennych losowych:

Wykład 3 Momenty zmiennych losowych.

Oznacza to, że chcemy znaleźć minimum, a właściwie wartość najmniejszą funkcji

Transkrypt:

Pojęcie szeregu nieskończonego:zastosowania do rachunku prawdopodobieństwa wykład dr Mariusz Grządziel 5 lutego 04 Paradoks Zenona z Elei wersja uwspółcześniona Zenek goni Andrzeja; prędkość Andrzeja: v A = 0 m s prędkość Zenka: v Z = 5 m s W czasie: t 0 = 0 : s A t 0 ) =0; s Z t 0 ) = 0; ) t = : s A t ) =0; s Z t ) = 5; ) t =,5 : s A t ) =5; s Z t ) = 7,5 3)... 4) To postępowanie można kontynuować w nieskończoność. Czy Zenek nigdy nie złapie Andrzeja? Suma kolejnych wyrazów ciagu geometrycznego s A t k ) = 0 + 0 +... + 0 )k. Czy s A t k ) dąży do nieskończoności? Mamy: bo lim k )k = 0 lim s At k ) = lim k k 0 k = 0 0 lim k )k = 0, Granica ciagu geometrycznego dla ilorazu q, ) Fakt. Niech q, ). Wtedy lim k qk = 0. Dowód. Weźmy dowolny ɛ > 0. Należy znaleźć n 0 N takie, że dla n > n 0 Mamy q n 0 < ɛ. q n 0 = q n = q n < ɛ n > log q ɛ, więc można za n 0 przyjąć najmniejszą liczbę całkowitą większą lub równą log q ɛ.

Szeregi nieskończone definicje Dla ciągu a n ), o wyrazach a, a, a 3,... utwórzmy następujący ciąg: s = a, s = a + a, s 3 = a + a + a 3,... Jeżeli ciąg s n ) ma granicę, to granicę tę oznaczamy symbolem a n lim s n n n= i nazywamy ją sumą szeregu nieskończonego a + a + a 3 +.... Przykłady Dla q, ) i a R n= nn+) = ; aq n = a q ; n= n= n = ; szereg jest rozbieżny do granicy niewłaściwej ) dokładna definicja ciągu rozbieżnego do : [Kur08, str. 3]); n= )n = nie jest zbieżny do żadnej granicy skończonej lub nieskończonej; jest rozbieżny). Przykłady c.d. Jesteśmy zainteresowani obliczeniem sumy n. 5) n= Ciąg sum częściowych jest ograniczony, ponieważ Prawdziwe jest następujące twierdzenie: n= nn+) =. Twierdzenie. Ciag niemalejacy i ograniczony z góry jest zbieżny. Stąd suma 5) jest zbieżna do pewnej granicy g. Łatwo pokazać, że g <. Używając bardziej zaawansowanych metod można udowodnić, że g = π /6 por. [Kur08, str. 3]). Liczba e Rozważmy ciąg e n = + n) n. Można sprawdzić, że: e = ; e =,5; e 0 =,594; e 00 =,705. Fakt. Można pokazać, że ciąg e n ) jest rosnący. Fakt. Dla każdego n zachodzi e n 3 Z powyższych faktów, oraz z twierdzenia, które mówi, że ciąg rosnący i ograniczony z góry jest zbieżny por. G. Fichtenholz, rachunek różniczkowy i całkowy, t., rozdz.. 34), wynika, że

Twierdzenie. Ciag e n = + ) n n jest zbieżny. Granicę tego ciągu będziemy oznaczać przez e od matematyka szwajcarskiego L. Eulera 707-783)): e = lim + n. n n) Liczba e z dokładnością do 0 cyfr po przecinku jest równa,788885. Liczba e inna definicja e n=0 n!. Dowód równoważności tej definicji z podaną poprzednio: ćwiczenia. Obliczanie przybliżonej wartości liczby e Oznaczmy Mamy: więc s n n k=0 k! = + + + + 3 +... +... n. e s n = n + )! + n + )! + +... 6) n + 3)! [ = + n + )! n + + ] n + ) +... = n!n, 7) 0 < e s n < n!n. Stąd np. s 7 przybliża liczbę e z błędem mniejszym niż 0 4, ponieważ 7! 7 = 3580). Logarytm naturalny i funkcja eksponens Logarytm przy podstawie e nazywamy logarytmem naturalnym i oznaczamy przez ln; ln x = log e x. Funkcję wykładniczą przy podstawie e nazywamy eksponens i oznaczamy exp; exp x = e x. 3

Funkcja eksponencjalna jako suma szeregu potęgowego Dla dowolnego x R e x = n=0 x n n! = + x + x +... 8) Dowód można znaleźć np. w [Kur08, str. 4]. Wniosek W otoczeniu ɛ, ɛ), gdzie ɛ jest odpowiednio małą liczbą dodatnią, wykres funkcji y = e x może być przybliżony sensownie ) przez wykres funkcji y = + x. W szczególności, wykres funkcji y = e x przecina oś OY pod kątem 45 stopni; funkcja wykładnicza dla y = a x, gdzie a e, nie posiada tej własności. Uwaga Równość 8) może być wykorzystana do zdefiniowania funkcji wykładniczej dla argumentu postaci z = a+bi, gdzie a, b R, a i = jest jednostką urojoną. Szereg harmoniczny Definicja. Mówimy, że ciag a n ) jest zbieżny do, jeżeli dla każdej liczby r istnieje takie n 0, że dla n > n 0 jest a n > r. Można pokazać, że ciąg sum częściowych tzw. szereg harmoniczny) jest zbieżny do nieskończoności. Dowód ćwiczenia. s n = n k= Zastosowania do teorii prawdopodobieństwa: Zmienna o rozkładzie geometrycznym Doświadczenie losowe polega na wykonywaniu rzutów monetą aż do wypadnięcia orła po raz pierwszy). Liczbę rzutów Z jest zmienną losową dyskretną. Z niezależności zdarzeń: ) k, P Z = k) = k =,,.... Zmienna losowa Z przykład dyskretnej zmiennej losowej, dla której zbiór wartości: {,,...} nie jest skończony. k Jeśli zamiast rzutu monetą rzucalibyśmy kostką, lub innym przedmiotem, i prawdopodobieństwo otrzymania interesującego nas wyniku byłoby równe p 0, ), to liczba rzutów, która została wykonana do momentu, gdy pojawił się interesujący nas wynik, miałaby rozkład geometryczny z parametrem p. 4

Powiemy, że zmienna losowa W ma rozkład geometryczny z parametrem p 0, ), jeżeli P W = k) = p)p k, k =,,... Zastosowania do teorii prawdopodobieństwa: zmienna o rozkładzie Poissona Definicja. Mówimy, że zmienna losowa X ma rozkład Poissona z parametrem λ > 0, jeśli przyjmuje ona wartości w zbiorze {0,,,..., } oraz P X = k) = e λ λk, k = 0,,,.... k! Rozkład Poissona może być zastosowany z powodzeniem do opisu takich cech jak liczba nasion chwastów wśród nasion trawy, liczba klientów zgłaszających się dziennie do banku, liczba wypadków drogowych na placu Grunwaldzkim w danym dniu itd. Wskazówki bibliograficzne Informacje o pojęciu szeregu można znaleźć w: M. Zakrzewski, Markowe Wykłady z Matematyki: Analiza, GiS, 03, rozdz. 0. Inne przykłady zastosowań rozkładu Poissona można znaleźć w: W. Feller, Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa, t., PWN 977, rozdz. VI.5; W. Oktaba, Elementy statystyki matematycznej i metodyka doświadczalnictwa, PWN 980, s. 6; 5