Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa

Podobne dokumenty
Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

Rachunek Prawdopodobieństwa Rozdział 5. Rozkłady łączne

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 2. Aksjomatyczne ujęcie prawdopodobieństwa

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

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 5. Rozkłady łączne

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 5. Rozkłady łączne

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

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

Prawdopodobieństwo i statystyka

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

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

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 2. Aksjomatyczne ujęcie prawdopodobieństwa

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 6: Twierdzenia graniczne.

W2 Podstawy rachunku prawdopodobieństwa (przypomnienie)

Rachunek prawdopodobieństwa- wykład 6

Statystyka i eksploracja danych

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA WYKŁAD 3.

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 6: Twierdzenia graniczne.

Wykład 2 Zmienne losowe i ich rozkłady

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,

Przykłady do zadania 6.1 :

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

Prawdopodobieństwo i statystyka

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

Prawdopodobieństwo i statystyka

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

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

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

Definicja 7.4 (Dystrybuanta zmiennej losowej). Dystrybuantą F zmiennej losowej X nazywamy funkcję: Własności dystrybuanty zmiennej losowej:

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 1. Wstęp

Rachunek prawdopodobieństwa (Elektronika, studia niestacjonarne) Wykład 3

Prawa wielkich liczb, centralne twierdzenia graniczne

Jednowymiarowa zmienna losowa

PEWNE FAKTY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA

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

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;

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 2. Aksjomatyczne ujęcie prawdopodobieństwa

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

Zmienne losowe skokowe

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

III. ZMIENNE LOSOWE JEDNOWYMIAROWE

Wykład 1 Próba i populacja. Estymacja parametrów z wykorzystaniem metody bootstrap

Statystyka matematyczna

Metody probabilistyczne

Podstawy metod probabilistycznych. dr Adam Kiersztyn

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

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

Zmienna losowa. Rozkład skokowy

PODSTAWOWE ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA. Piotr Wiącek

Statystyka. Wydział Zarządzania Uniwersytetu Łódzkiego

zdarzenie losowe - zdarzenie którego przebiegu czy wyniku nie da się przewidzieć na pewno.

Wykład 1 Zmienne losowe, statystyki próbkowe - powtórzenie materiału

Zmienne losowe, statystyki próbkowe. Wrocław, 2 marca 2015

Przykłady do zadania 8.1 : 0 dla x 1, c x 4/3 dla x > 1. (b) Czy można dobrać stałą c tak, aby funkcja f(x) = była gęstością pewnego

W rachunku prawdopodobieństwa wyróżniamy dwie zasadnicze grupy rozkładów zmiennych losowych:

Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyka

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

Biostatystyka, # 3 /Weterynaria I/

Szkice do zajęć z Przedmiotu Wyrównawczego

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

Metody probabilistyczne

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA WYKŁAD 1. L. Kowalski, Statystyka, 2005

Podstawy rachunku prawdopodobieństwa (przypomnienie)

1 Elementy kombinatoryki i teorii prawdopodobieństwa

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

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

Prawdopodobieństwo i statystyka

Wykład 13. Podstawowe pojęcia rachunku prawdopodobieństwa

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

07DRAP - Zmienne losowe: dyskretne i ciągłe

Zmienne losowe. Statystyka w 3

02DRAP - Aksjomatyczna definicja prawdopodobieństwa, zasada w-w

6.4 Podstawowe metody statystyczne

Elementy Modelowania Matematycznego Wykład 4 Regresja i dyskryminacja liniowa

Przestrzeń probabilistyczna

Wykład 3 Jednowymiarowe zmienne losowe

Wykład 7: Warunkowa wartość oczekiwana. Rozkłady warunkowe.

Pojęcie przestrzeni probabilistycznej

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

L.Kowalski zadania z rachunku prawdopodobieństwa-zestaw 2 ZADANIA - ZESTAW 2

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

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

Zadania z Zasad planowania eksperymentu i opracowania wyników pomiarów. Zestaw 2.

Dyskretne zmienne losowe

Rozkłady prawdopodobieństwa zmiennych losowych

Zmienne losowe ciągłe i ich rozkłady

Spacery losowe generowanie realizacji procesu losowego

Przykłady do zadania 3.1 :

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

a)dane są wartości zmiennej losowej: 2, 4, 2, 1, 1, 3, 2, 1. Obliczyć wartość średnią i wariancję.

ZMIENNE LOSOWE. Zmienna losowa (ZL) X( ) jest funkcją przekształcającą przestrzeń zdarzeń elementarnych w zbiór liczb rzeczywistych R 1 tzn. X: R 1.

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 1. Wstęp

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA - POJĘCIA WSTĘPNE MATERIAŁY POMOCNICZE - TEORIA

Modelowanie komputerowe

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

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 3. Prawdopodobieństwo warunkowe i niezależność zdarzeń.

Statystyka matematyczna

Na A (n) rozważamy rozkład P (n) , który na zbiorach postaci A 1... A n określa się jako P (n) (X n, A (n), P (n)

Transkrypt:

Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa Rozdział 06: Zmienne losowe. Katarzyna Rybarczyk-Krzywdzińska semestr zimowy 2015/2016

Wprowadzenie Przykład 6.1 Adam, Bolek i Czesiu wstąpili do kasyna. Postanowili zagrać w ruletkę. Pamiętamy, że Adam postawił na czerwone ; Znamy już przestrzeń probabilistyczną, która odpowiada temu eksperymentowi..

Wprowadzenie Przykład 6.1 Adam, Bolek i Czesiu wstąpili do kasyna. Postanowili zagrać w ruletkę. Pamiętamy, że Adam postawił na czerwone ; Ile wynosi prawdopodobieństwo, że Adam dostanie dodatkowo jeden żeton ( wygra 1 )?

Wprowadzenie Przykład 6.1 Adam, Bolek i Czesiu wstąpili do kasyna. Postanowili zagrać w ruletkę. Pamiętamy, że Adam postawił na czerwone ; Ile wynosi prawdopodobieństwo, że Adam dostanie dodatkowo jeden żeton ( wygra 1 )? Ile wynosi prawdopodobieństwo, że Adam straci postawiony żeton ( wygra -1 )?

Wprowadzenie Przykład 6.1 Adam, Bolek i Czesiu wstąpili do kasyna. Postanowili zagrać w ruletkę. Pamiętamy, że Adam postawił na czerwone ; Ile wynosi prawdopodobieństwo, że Adam dostanie dodatkowo jeden żeton ( wygra 1 )? Ile wynosi prawdopodobieństwo, że Adam straci postawiony żeton ( wygra -1 )? Czego potrzebujemy, aby formalnie określić, jaki ma rozkład wygrana Adama?

Wprowadzenie Przykład 6.2 Bolek strzela jeden raz do tarczy. Wiemy, że zawsze trafia do tarczy. Bolek nie jest jednak wytrawnym strzelcem, więc w dowolny punkt tarczy trafia z tym samym prawdopodobieństwem. Znamy już przestrzeń probabilistyczną, która odpowiada temu eksperymentowi.

Wprowadzenie Przykład 6.2 Bolek strzela jeden raz do tarczy. Wiemy, że zawsze trafia do tarczy. Bolek nie jest jednak wytrawnym strzelcem, więc w dowolny punkt tarczy trafia z tym samym prawdopodobieństwem. Znamy już przestrzeń probabilistyczną, która odpowiada temu eksperymentowi. Ile wynosi prawdopodobieństwo, że Bolek trafił za 10, 9, 8,..., 1 punkt.

Wprowadzenie Przykład 6.2 Bolek strzela jeden raz do tarczy. Wiemy, że zawsze trafia do tarczy. Bolek nie jest jednak wytrawnym strzelcem, więc w dowolny punkt tarczy trafia z tym samym prawdopodobieństwem. Znamy już przestrzeń probabilistyczną, która odpowiada temu eksperymentowi. Ile wynosi prawdopodobieństwo, że Bolek trafił za 10, 9, 8,..., 1 punkt. Czego potrzebujemy, aby formalnie określić, jaki ma rozkład liczba punktów zdobyta przez Bolka?

Zmienna losowa Uwagi dotyczące Przykładów 6.1. i 6.2. W obu powyższych przykładach wygrana (liczba zdobytych żetonów/punktów) jest funkcją, która każdemu zdarzeniu elementarnemu przyporządkowuje pewną wartość z R.

Zmienna losowa Uwagi dotyczące Przykładów 6.1. i 6.2. W obu powyższych przykładach wygrana (liczba zdobytych żetonów/punktów) jest funkcją, która każdemu zdarzeniu elementarnemu przyporządkowuje pewną wartość z R. Definicja Funkcję X : Ω R nazywamy zmienną losową. Formalnie X powinna spełnić pewien dodatkowy warunek, związany z rodziną zdarzeń w przestrzeni (Ω, F, P).

Przykład 6.1 c.d. Adam, Bolek i Czesiu wstąpili do kasyna. Postanowili zagrać w ruletkę. Adam postawił na czerwone ; Niech X : Ω R będzie zmienną losową równą wygranej Adama. Wtedy {X = 1} = X 1 ( 1) Ω, {X = 1} = X 1 (1) Ω, {X 0} = X 1 ((, 0]) Ω są zdarzeniami.

Przykład 6.1 c.d. Adam, Bolek i Czesiu wstąpili do kasyna. Postanowili zagrać w ruletkę. Adam postawił na czerwone ; Niech X : Ω R będzie zmienną losową równą wygranej Adama. Wtedy {X = 1} = X 1 ( 1) Ω, {X = 1} = X 1 (1) Ω, {X 0} = X 1 ((, 0]) Ω są zdarzeniami. Zatem możemy wyznaczyć ich prawdopodobieństwo P (X = 1) =?,P (X = 1) =?,P (X 0) =?

Przykład 6.1 c.d. Adam, Bolek i Czesiu wstąpili do kasyna. Postanowili zagrać w ruletkę. Adam postawił na czerwone ; Niech X : Ω R będzie zmienną losową równą wygranej Adama. Wtedy {X = 1} = X 1 ( 1) Ω, {X = 1} = X 1 (1) Ω, {X 0} = X 1 ((, 0]) Ω są zdarzeniami. Zatem możemy wyznaczyć ich prawdopodobieństwo P (X = 1) = 19 18 37,P (X = 1) = P (X 0) = 37

Dystrybuanta Dla dowolnej zmiennej losowej można określić dystrybuantę.

Dystrybuanta Dla dowolnej zmiennej losowej można określić dystrybuantę. Definicja Dystrybuantą zmiennej losowej X nazywamy funkcję F : R R daną wzorem F (a) = P (X a). Przypomnijmy, że dla dowolnej liczby a R zbiór {X a} = X 1 ((, a])) Ω jest zdarzeniem w (Ω, F, P).

Przykład 6.1 c.d. Adam, Bolek i Czesiu wstąpili do kasyna. Postanowili zagrać w ruletkę. Adam postawił na czerwone ; Niech X : Ω R będzie zmienną losową równą wygranej Adama. Podaj dystrybuantę zmiennej losowej X.

Własności dystrybuanty Twierdzenie Dystrybuanta F zmiennej losowej ma następujące własności: 1 jest niemalejąca; 2 F ( ) = lim t F (t) = 0, 3 F ( ) = lim t F (t) = 1; 4 jest prawostronnie ciągła, tzn. F (t) = lim s t + F (s)

Przykład 6.1. cd Czy nie można opisać sytuacji Adama bardziej bezpośrednio: Ω = R, P({ 1}) = 19 37, P({1}) = 18 37,

Przykład 6.1. cd Czy nie można opisać sytuacji Adama bardziej bezpośrednio: Ω = R, trochę oszukana definicja P({ 1}) = 19 37, P({1}) = 18 37, rozkład zmiennej losowej to informacja o tym, jakie wartości ta zmienna losowa może przyjmować i jakie są prawdopodobieństwa tych wartości rozkład zmiennej losowej jest miarą probabilistyczną na R

No to w końcu czy można opisać sytuację Adama bardziej bezpośrednio czy nie można? Odp: można, i czasem warto. a w pewnych sytuacjach można, ale nie warto Z punktu widzenia praktycznego: rozkład zmiennej losowej niesie mniej informacji niż zmienna losowa, i czasem dobrze jest pozbyć się nadmiaru informacji, a czasem pozbywanie się informacji nie jest mądre.

Definicja Rozkładem zmiennej losowej X nazywamy miarę probabilistyczną (funkcję prawdopodobieństwa) na prostej R zadaną wzorem P X (A) := P( {ω Ω : X (ω) A } ) = P(X A) dla dowolnego borelowskiego zbioru A R

Definicja Rozkładem zmiennej losowej X nazywamy miarę probabilistyczną (funkcję prawdopodobieństwa) na prostej R zadaną wzorem P X (A) := P( {ω Ω : X (ω) A } ) = P(X A) dla dowolnego borelowskiego zbioru A R W konkretnych przypadkach (a tylko takie będziemy rozpatrywać) podanie rozkładu zmiennej losowej X jest o wiele prostsze niż podawanie miary dla każdego zbioru borelowskego.

Definicja Rozkładem zmiennej losowej X nazywamy miarę probabilistyczną (funkcję prawdopodobieństwa) na prostej R zadaną wzorem P X (A) := P( {ω Ω : X (ω) A } ) = P(X A) dla dowolnego borelowskiego zbioru A R W konkretnych przypadkach (a tylko takie będziemy rozpatrywać) podanie rozkładu zmiennej losowej X jest o wiele prostsze niż podawanie miary dla każdego zbioru borelowskego. Przykład 6.1. cd W przypadku wygranej Adama X wystarczy podać P(X = 1) = 19 18 37, P(X = 1) = 37. Dlaczego?

Zmienne losowe dyskretne Trochę nazewnictwa Mówimy, że zmienna losowa X jest skupiona na zbiorze A, gdy P (X A) = 1 (wybieramy zwykle jak najmniejszy lub jak najładniejszy taki zbiór).

Zmienne losowe dyskretne Trochę nazewnictwa Mówimy, że zmienna losowa X jest skupiona na zbiorze A, gdy P (X A) = 1 (wybieramy zwykle jak najmniejszy lub jak najładniejszy taki zbiór). Przykład 6.1 c.d. Na jakich wartościach skupiona jest zmienna X równa wygranej Adama w ruletkę. Przykład 6.2 c.d. Na jakich wartościach skupiona jest zmienna Y równa liczbie punktów zdobytych przez Bolka.

Zmienne losowe dyskretne Definicja Zmienną losową, która skupiona jest na co najwyżej przeliczalnej liczbie wartości nazywamy zmienną losową dyskretną

Zmienne losowe dyskretne Definicja Zmienną losową, która skupiona jest na co najwyżej przeliczalnej liczbie wartości nazywamy zmienną losową dyskretną Przykład 6.1 i 6.2 c.d. Zmienne losowe z tych przykładów są dyskretne.

Definicja Dla zmiennej losowej dyskretnej X definiujemy funkcję masy prawdopodobieństwa f : R [0, 1] jako f (x) = P (X = x).

Definicja Dla zmiennej losowej dyskretnej X definiujemy funkcję masy prawdopodobieństwa f : R [0, 1] jako f (x) = P (X = x). Funkcja masy prawdopodobieństwa f zmiennej losowej dyskretnej X jest dodatnia (f (x) > 0) dla co najwyżej przeliczalnej liczby wartości: x 1, x 2, x 3,.... Są to wartości, na których skupiona jest zmienna losowa dyskretna X, oraz f (x i ) = P (X = x i ) = P (X {x 1, x 2, x 3,...}) = 1 i=1 i=1

Przykład 6.1 c.d. Podaj funkcję masy prawdopodobieństwa zmiennej X równej wygranej Adama w ruletkę. Przykład 6.2 c.d. Podaj funkcję masy prawdopodobieństwa zmiennej Y równej liczbie punktów zdobytych przez Bolka w rzucie do celu.

Przypomnienie Rozkładem zmiennej losowej X nazywamy miarę funkcję prawdopodobieństwa zadaną wzorem P X (A) := P( {ω Ω : X (ω) A } ) = P(X A) dla dowolnego borelowskiego zbioru A R Rozkład zmiennej losowej dyskretnej Aby podać rozkład zmiennej losowej dyskretnej X, która jest skupiona na zbiorze wartości {x 1, x 2, x 3,...} wystarczy podać jej funkcję masy prawdopodobieństwa dla tych wartości. f (x 1 ) = P (X = x 1 ) f (x 2 ) = P (X = x 2 ). Dlaczego?

Histogram Przykład 6.1 c.d. Narysuj histogram zmiennej X równej wygranej Adama w ruletkę.

Dystrybuanta Przypomnienie Dystrybuantą zmiennej losowej X nazywamy funkcję F : R R daną wzorem F (a) = P (X a). Dystrybuanta zmiennej losowej dyskretnej Dystrybuantą zmiennej loswej dyskretnej X skupionej na zbiorze wartości {x 1, x 2,...} i o funkcji masy prawdopodobieństwa f nazywamy funkcję F : R R daną wzorem: F (a) = P (X a) = P (X = x i ) = f (x i ). x i a x i a

Dystrybuanta F (a) = P (X a) = P (X = x i ) = f (x i ). x i a x i a Przykład 6.1 c.d. Spójrz na dystrybuantę zmiennej X równej wygranej Adama w ruletkę odnieś to co widzisz do powyższego wzoru.

Własności dystrybuanty zmiennej dyskretnej Przypomnienie Dystrybuanta F zmiennej losowej ma następujące własności: 1 jest niemalejąca; 2 F ( ) = lim t F (t) = 0, 3 F ( ) = lim t F (t) = 1; 4 jest prawostronnie ciągła, tzn. F (t) = lim s t + F (s) Własności dystrybuanty zmiennej losowej dyskretnej W dodatku, jeśli zmienna jest dyskretna i jest skupiona na zbiorze wartości {x 1, x 2,...}, to dystrybuanta F jest funkcją schodkową; z punktami nieciągłości w x 1, x 2,....

Co powinnam/powinienem wiedzieć/umieć? znać definicję zmiennej losowej; znać definicję i własności dystrybuanty; znać definicję zmiennej losowej dyskretnej; znać definicję funkcji masy prawdopodobieństwa i jej własności; umieć podać rozkład zmiennej losowej dyskretnej; umieć narysować histogram dyskretnej zmiennej losowej o danym rozkładzie; umieć wyznaczyć dystrybuantę zmiennej loswej dyskretnej i podać jej własności.