Tablice wzorów z probabilistyki

Podobne dokumenty
Wykład 3 Jednowymiarowe zmienne losowe

PEWNE FAKTY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA

Szkice do zajęć z Przedmiotu Wyrównawczego

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

Biostatystyka, # 4 /Weterynaria I/

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

Jednowymiarowa zmienna losowa

PODSTAWOWE ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA. Piotr Wiącek

5 Przegląd najważniejszych rozkładów

Przestrzeń probabilistyczna

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 5. Rozkłady łączne

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

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

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

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

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

1 Elementy kombinatoryki i teorii prawdopodobieństwa

Statystyka. Magdalena Jakubek. kwiecień 2017

Prawdopodobieństwo i statystyka

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

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

Prawdopodobieństwo i statystyka

Zadania z rachunku prawdopodobie«stwa

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

Elementy Modelowania Matematycznego Wykªad 1 Prawdopodobie«stwo

Elementy Modelowania Matematycznego Wykład 4 Regresja i dyskryminacja liniowa

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

EGZAMIN MAGISTERSKI, r Matematyka w ekonomii i ubezpieczeniach. a) (6 pkt.) oblicz intensywno± pªaconych skªadek;

PRAWDOPODOBIEŃSTWO. ZMIENNA LOSOWA. TYPY ROZKŁADÓW

Statystyka i eksploracja danych

Stacjonarne szeregi czasowe

Metody probablistyczne i statystyka stosowana

3. (8 punktów) EGZAMIN MAGISTERSKI, Biomatematyka

Prawa wielkich liczb, centralne twierdzenia graniczne

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

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

EGZAMIN MAGISTERSKI, r Matematyka w ekonomii i ubezpieczeniach

SIMR 2017/18, Statystyka, Przykładowe zadania do kolokwium - Rozwiązania

Informatyka. z przedmiotu RACHUNEK PRAWDOPODOBIE STWA

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

1 Przypomnienie wiadomo±ci ze szkoªy ±redniej. Rozwi zywanie prostych równa«i nierówno±ci

Twierdzenie Wainera. Marek Czarnecki. Warszawa, 3 lipca Wydziaª Filozoi i Socjologii Uniwersytet Warszawski

Rachunek caªkowy funkcji wielu zmiennych

Rozwi zanie równania ró»niczkowego metod operatorow (zastosowanie transformaty Laplace'a).

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

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,

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

Statystyka matematyczna dla leśników

Zadania. 4 grudnia k=1

Rozkład normalny Parametry rozkładu zmiennej losowej Zmienne losowe wielowymiarowe

zadania z rachunku prawdopodobieństwa zapożyczone z egzaminów aktuarialnych

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

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

STATYSTYKA MATEMATYCZNA. rachunek prawdopodobieństwa

Rachunek prawdopodobieństwa II

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA WYKŁAD 3.

Matematyka dla biologów Zajęcia nr 13.

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Ekstrema funkcji wielu zmiennych, twierdzenia o funkcji odwrotnej i funkcji uwikªanej

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

Ekstremalnie maªe zbiory

Prawdopodobie«stwo warunkowe, twierdzenie Bayesa, niezale»no± zdarze«.

Wykład 7: Warunkowa wartość oczekiwana. Rozkłady warunkowe.

Rozkłady prawdopodobieństwa

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;

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

5. (8 punktów) EGZAMIN MAGISTERSKI, r Matematyka w ekonomii i ubezpieczeniach

In»ynierskie zastosowania statystyki wiczenia

CAŠKOWANIE METODAMI MONTE CARLO Janusz Adamowski

Matematyka z elementami statystyki

Statystyka matematyczna - ZSTA LMO

Funkcje jednej zmiennej. Granica, ci gªo±. (szkic wykªadu)

Ważne rozkłady i twierdzenia c.d.

Wykład 6 Centralne Twierdzenie Graniczne. Rozkłady wielowymiarowe

Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyka

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

Biostatystyka, # 5 /Weterynaria I/

Statystyka. Wydział Zarządzania Uniwersytetu Łódzkiego

Elementy Rachunek prawdopodobieństwa

Funkcje wielu zmiennych

Elementarna statystyka

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

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

Rozkłady prawdopodobieństwa zmiennych losowych

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

Rachunek Prawdopodobieństwa Rozdział 5. Rozkłady łączne

E. Sadowska-Owczorz Statystyka i probabilistyka - zadania kwiecie«2018

punkcie. Jej granica lewostronna i prawostronna w punkcie x = 2 wynosz odpowiednio:

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

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

Liczby zespolone Pochodna Caªka nieoznaczona i oznaczona Podstawowe wielko±ci zyczne. Repetytorium z matematyki

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

Statystyka. Wydział Zarządzania Uniwersytetu Łódzkiego

Prawdopodobieństwo i statystyka

Zbiory i odwzorowania

Rachunek prawdopodobieństwa. Stanisław Jaworski

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II Podać przykład rozkładów prawdopodobieństwa µ n, µ, takich, że µ n µ,

Najczęściej spotykane rozkłady dyskretne:

Maªgorzata Murat. Modele matematyczne.

Matematyka 1. Šukasz Dawidowski. Instytut Matematyki, Uniwersytet l ski

Wykład z analizy danych: powtórzenie zagadnień z rachunku prawdopodobieństwa

Transkrypt:

Akademia Górniczo - Hutnicza im. Stanisªawa Staszica Wydziaª Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i In»ynierii Biomedycznej Kierunek: Automatyka i robotyka Tablice wzorów z probabilistyki Prowadz cy: dr Beata Orchel

1 Schematy wyboru Wariacje z powtórzeniami: W k n = V k n = n k Kombinacje z powtórzeniami: Cn k = ( ) n+k 1 n 1 Wariacje bez powtórze«: Vn k = n (n 1)... (n k + 1) = n! k! Kombinacja bez powtórze«: C k n = ( n k ) n! = (n k)!k! Liczba ci gów binarnych, które maja n wyrazów i k jedynek ( ) n # bin = k 2 Przestrze«probabilistyczna Zdarzenie elementarne najprostsze, nierozkªadalne wyniki do±wiadczenia losowego charakteryzuj ce si tym,»e ka»de powtórzenie do±wiadczenia losowego ko«czy si jednym z nich. odzin podzbiorów S zbioru Ω nazywamy σ-ciaªem na Ω je±li: 1) S 2)A S (Ω \ A) S 3) {A i } S A i S Tw. Je»eli na danym zbiorze S zdeniujemy wiele σ-ciaª to iloczyn mnogo±ciowy tych σ-ciaª te» jest σ-ciaªem: S σ-ciaªo na Ω i I S i σ-ciaªo na Ω Zbiory Borelowskie Ω = B = {(, a), a }, σ-ciaªem zbiorów Borelowskich na nazywamy σ-ciaªo generowane przez rodzin B. Miar nazywamy σ-ciaªo na Ω, które: ( ) 1) A S, µ(a) 0 2)A i A j =, i j, A i, A j S(niezale»ne) µ A i = µ(a i ) 3 Wªasno±ci rozkªadu prawdopodobie«stwa (A, B S): a) P ( ) = 0 b) P (Ω A) = 1 P (A) c) A B (zawiera si ) P (A) P (B) d) P (A B) = P (A) + P (B) P (A B) e) P (A \ B) = P (A) P (A B) 1

4 ó»ne modele przestrzeni probabilistycznych 1. Model przeliczalny Ω = (ω 1,..., ω n,...), S = 2 Ω, f : Ω ω i f(ω i ) = p i 0 P (A) = i:ω i A p i, A Ω, p i = 1 i=0 (Ω, S, P ) przestrze«probabilistyczna Ω zbiór sko«czony lub przeliczalny przestrze«probabilistyczna 2. Model klasyczny Ω = (ω 1,..., ω n,...) zbiór sko«czony,, S = 2 Ω, f : Ω ω i f(ω i ) = p i = 1 n, i 1,..., n P (A) = i:ω i A p i = Ā Ω, A Ω, p i = 1, Ā liczno± zbioru A i=0 3. Prawdopodobie«stwo geometryczne Ω odcinek, gura pªaska, bryªa µ miara b d ca odpowiednio dªugo±ci, polem, obj to±ci, 0 < µ < P (A) = µ(a) µ(ω), A S(musimy tak okre±li S, aby A miaªo miar ) 4. Prawdopodobie«stwo warunkowe S σ -ciaªo nad Ω, (Ω, S, P ) przestrze«probabilistyczna, B S, P (B) > 0 S σ -ciaªo nad B, S = {C : C = A B, A S}, (B, S, P ) zacie±niona przestrze«probabilistyczna, P (A B) - prawdopodobie«stwo zdarzenia A pod warunkiem,»e zaszªo zdarzenie B. P B : S A P (A B) = P (A B) P (B) 5. Prawdopodobie«stwo caªkowite denicja: Twierdzenie: 1) n A i = Ω, 2) A i zdarzenia niezale»ne, czylia i A j =, i j n P (B) = P (B A i )P (A i ) Przypadek podziaªu na 2 cz ±ci (X X = Ω) i wydarzenia O: 5 Niezale»no± zdarze«1. P (A B) = P (A) P (B) P (O) = P (O X) P (X) + P (O X ) P (X ) 2. Zdarzenia A 1,..., A n s niezale»ne je»eli dla ka»dego podci gu wybranego z tego ci gu prawdopodobie«stwo iloczynu elementów jest równe iloczynowi prawdopodobie«stw. P (A k1 A k2... A kr ) = P (A k1 ) P (A k2 ) P (A kr ), 1 k 1 k 2... k r 2

6 Model probabilistyczny dla n prób Bernoulliego Prawdopodobie«stwo sukcesu w ka»dym do±wiadczeniu jest takie samo, do±wiadczenia przebiegaj niezale»nie. (k liczba sukcesów), A = {(x 1,..., x n ) : n x i = k} (k sukcesów w n próbach) ( ) n P k = P (A) = p k (1 p) n k k 7 ozkªad i dystrybuanta zmiennej losowej 1. ozkªadem prawdopodobie«stwa zmiennej losowej nazywamy unormowan P x : (Ω, S, P ) przestrze«probabilistyczna, X : Ω S zmienna losowa, A Ω podzbiór Ω P x (A) = P (X 1 [A]) = P ({ω Ω : X(ω) A}) = P (X A) 2. Funkcja charakterystyczna zbioru A nazywamy funkcje δ A (ω): { 1, ω A δ A (ω) = f(ω)δ A (ω) = 0, ω / A { f(ω), ω A 0, ω / A Przypadki rozwini cia (µ = 1 caªka Lebesque'a): A Ω f(ω)µ(ω) = f(ω)δ A (ω)µ(ω) A A = Ω f(ω)µ(ω) = f(ω) + 1µ(ω) 3. G sto± zmiennej losowej X f(x X) Wªasno±ci (a) Sumowalna do 1, f l = f(x)dx = 1 (b) Nieujemna, f(x) > 0 4. Wªasno±ci dystrybuanty: (a) lim F X(x) = 0 x (b) lim F X(x) = 1 x (c) F X (x) niemalej ca (d) zbiór punktów nieci gªo±ci jest przeliczalny, (e) przynajmniej lewostronnie ci gªa lim x x i 5. Dystrybuanta dla ró»nych rozkªadów: Ω F X (x) = F X (x i ) = F X (x 0) dystrybuanta rozkªadu dyskretnego - funkcja schodkowa: P X = i I p i δ xi dystrybuanta rozkªadu ci gªego: F X (x) = P X (x (, x)) = i I p i σ xi ((, x)) = P X = f l F X (x) = P X (x (, x)) = f l ((, x)) = dystrybuanta rozkªadu mieszanego: F X (x) = P X (x (, x)) = i I P X = i I p i + f l p i σ xi ((, x)) + f l ((, x)) = i:x i <X x i:x i <X f(t)dt p i x p i + f(t)dt 3

Dzi ki dystrybuancie mo»emy wyznaczy prawdopodobie«stwo zdarzenia nale» cego do przedziaªu: P (x a, b)) = F (b) F (a) Ka»da zmiana ostro±ci powoduje wstawienie granicy prawostronnej dystrybuanty: P (x (a, b)) = F (b) F (a + 0), P (x (a, b ) = F (b + 0) F (a + 0), P (x a, b ) = F (b + 0) F (a), Dla rozkªadu dyskretnego ponadto: p i = F (x i + 0) F (x i ) 0 8 Momenty zmiennych losowych 1. Warto± oczekiwana E(X) = Je±li istnieje E(X): n p i x i dla P X = p i δ i o ile p i x i < + i i xf(x)dx dla P X = f l o ile x f(x)dx < + E(aX + b) = ae(x) + b 2. moment rz du n: E((x x 0 ) n ) 3. moment zwykªy: x 0 = 0 4. moment centralny: x 0 = E(x) 5. wariancja (moment centralny drugiego rz du): (a) zawsze nieujemna: V (X) 0 (b) V (X) = E(X 2 ) (E(X)) 2 (c) V (ax + b) = a 2 V (X) 9 Kwantyle V (X) = E((X E(X)) 2 ) Kwantyl rz du p (p 0, 1 ) zmiennej losowej o g sto±ci f i dystrybuancie F X nazywamy ka»da liczb x p speªniaj c jeden z warunków (równowa»nych sobie): 1. P (X < x p ) = p 2. x p f(x) dx = p 3. F X (x p ) = p Kwantyl rz du 1 2 nazywamy median i oznaczamy m e, (x 0,5 = m e ). 10 Najwa»niejsze rozkªady zmiennych losowych 10.1 Dyskretne Zmienna losowa przyjmuje sko«czon lub przeliczaln liczb warto±ci. Poda rozkªad takiej zmiennej losowej to poda warto±ci jakie ona przyjmuje oraz prawdopodobie«stwo przyj cia tych warto±ci. n P X = p i σ xi gdzie σ xo (A) miara unormowana: σ xo (A) = { 1, x A 0, x/ A i X 4

a) ozkªad zero-jedynkowy b) ozkªad dwumianowy P X = (1 p)δ 0 + pδ 1, p (0, 1) E(X) = p, V (X) = p(1 p) P x = n ( ) n δ i p i (1 p) n i i i=0 E(X) = pn, V (X) = np(1 p) c) ozkªad Poissona z parametrem λ > 0 (k dowolne) rozkªad zdarze«rzadkich (wypadki, wygrane, spadaj ce krople deszczu) P (X x = k) = λk k! e λ, k N 0 E(X) = λ, V (X) = λ d) ozkªad geometryczny - czas oczekiwania na pierwszy sukces P (x = k) = q k 1 p q = 1 p p (0, 1), k N 0 E(X) = 1 p, V (X) = p q 2 10.2 Typu ci gªego Je±li istnieje nieujemna sumowalna funkcja g sto±ci rozkªadu f(x) i jest ona ci gªa to rozkªad zmiennej X jest rozkªadem ci gªym: P X = f l a) ozkªad normalny X N(m, σ), m, σ > 0, f(x) = 1 σ 2π e (x m) 2 2σ 2 E(X) = m, V (X) = σ 2 ( ) X m F (X) = Φ, Φ( X) = 1 Φ(X) σ b) ozkªad jednostajny f(x) = 1, x (a, b) b a 0, x / (a, b) E(X) = a + b 2 c) ozkªad wykªadniczy (λ > 0) czas bezawaryjnej pracy, V (X) = (b a)2 12 f(x) = { λe λx, x 0 0, x < 0 E(X) = 1 λ, V (X) = 1 λ 2 E(X) ±redni czas bezawaryjnej pracy 5

11 Funkcje zmiennej losowej X zmienna losowa, g(x) funkcja przeksztaªcaj ca X Y taka,»e P (g(x) = ± ) = 0 I y - zbiór tych x, dla których: g(x) < y, I y = {x : g(x) < y} Ciekawe przypadki: Y = g(x), F Y (y) = P (Y < y) = P (y(x) < y) = P (X I Y ) P X = f x l rozkªad ci gªy, Y = g(x) i g(x) nie jest staªa w»adnym przedziale oraz zbiór rozwi za«równania y = g(x), (x 1, x 2,..., x n ) jest przeliczalny dla ka»dego y, to rozkªad zmiennej losowej Y wyra»a si wzorem: P y = f Y l. f Y (y) = f x (x 1 ) g (x 1 ) + f x(x 2 ) g (x 2 ) +..., dla y : x 1,x 2,... takie»e g(x i ) = y i g (x i ) 0 0, dla pozostaªych y P X (x) rozkªad dowolny, g(x) dyskretna, staªa (przedziaªami) P Y (y) = n p iδ yi rozkªad dyskretny, w którym warto±ci p i s ró»nic dystrybuant na danym przedziale funkcji g(x), a y i to kolejne warto±ci funkcji g(x). Momenty funkcji zmiennych losowych g(x i )p i n, gdy P X = p i δ xi i g(x i )p i < + i E(Y ) = E(g(x)) f(x)g(x)dx, gdy f(x)g(x) dx < + 12 Nierówno± Czebyszewa: 1. ε>0, X 0, P (x ε) E(X) ε 2. ε>0, E(X) = m < +, P ( x m ɛ) V (X) ε 2 3. σ > 0, c > 0, V (x) = σ 2, E(x) = m, P ( x m cσ) 1 σ 2 13 Centralne twierdzenie graniczne Lindeberga-Levy'ego: Ci g niezale»nych zmiennych losowych {X i },..,n o tym samym rozkªadzie, x dana warto± ograniczaj ca E(X i ) = m < +, V (X i ) = σ 2 < +, σ > 0, S n = lim P n ( ) ( ) S n E(S n ) Sn nm < x = P V (Sn ) σ < x Φ(x) n n x i E(S n ) = E(X 1 + X 2 +... + X n ) = nm, V (S n ) = nσ 2 Twierdzenie Moivre'a - Laplace'a - rozkªad binarny: P X (x) = pδ 1 + (1 p)δ 0, E(X) = p, V (X) = pq = p(1 p) ( ) Sn np P < x Φ(x) npq 6

14 Miara Jordana i Lebesgue'a Miara Lebesgue'a jest uogólnieniem miary Jordana i ma nast puj ce wªasno±ci: 1. Ka»dy zbiór Borelowski jest mierzalny w sensie Lebesgue'a 2. Zbiory jednopunktowe, sko«czone i przeliczalne maj miar Lebesgue'a równ zero 3. Je»eli zbiór jest mierzalny w sensie Jordana to jest mierzalny w sensie Lebesgue'a i obie miary s sobie równe 15 Wielowymiarowe zmienne losowe Dana jest przestrze«probabilistyczna (Ω, F, P ) oraz X 1, X 2,..., X n zmienne losowe. ozkªad dyskretny Mówimy, ze wektor losowy (X, Y ) jest typu dyskretnego je±li istnieje sko«czony lub przeliczalny zbiór K 2 taki,»e P (X,Y ) (K) = 1, K = {(x 1, y 1 ),..., (x m, y n )}. P (X,Y ) = i={1,...,m} j={1,...,n} p ij δ (xi,y j ), p ij 0, p ij = 1 ozkªad ci gªy Mówimy, ze wektor losowy (X, Y ) ma rozkªad typu ci gªego, je±li istnieje sumowalna funkcja f : 2 2 taka,»e P (X,Y ) = f l 2, f - g sto± wektora losowego (X, Y ). P (X,Y ) (A) = P ((x, y) A) = A f(x, y) dx dy, A B( 2 ) 16 Dystrybuanta wektora losowego (X, Y ) : F (X, Y ) : 2 F (X,Y ) (x, y) = i:x i <x j:y j <y (,x) (,y) p ij, 1. Wªasno±ci dystrybuanty wektora losowego (X, Y ): P (X,Y ) = ij ij p ij δ ( x i, y j ) rozkªad dyskretny f(s, t) ds dt, P (X,Y ) = f l 2 rozkªad ci gªy (a) x lim F (X,Y )(x, y) = 0, y lim F (X,Y )(x, y) = 0 y x (b) x lim F (X,Y ) (x, y) = 1 y (c) Funkcja niemalej ca ze wzgl du na ka»d ze zmiennych (d) Funkcja przynajmniej lewostronnie ci gªa ze wzgl du na ka»d ze zmiennych (e) Dystrybuanta nad prostok tem (x 1, y 1 ) (x 2, y 2 ) musi by dodatnia: P (x 1, X < x 2 y 1, Y < y 2 ) = F (X,Y ) (x 1, y 1 ) + F (X,Y ) (x 2, y 2 ) F (X,Y ) (x 1, y 2 ) F (X,Y ) (x 2, y 1 ) 0 Je±li rozkªad wektora losowego jest ci gªy, to: f (X,Y ) (x, y) = F 2 x y 7

2. ozkªady brzegowe: Wektor losowy typu dyskretnego P (X,Y ) = ij n p ij δ ( x i, y j ), p i = p i0 j, p j = j=1 m p ij0, P X = m p i δ xi, P Y = Wektor losowy typu ci gªego P (X,Y ) = f l 2, f 1 (x) = 3. ozkªady warunkowe: Wektor losowy typu dyskretnego n p j δ xi, j=1 f (X,Y ) (x, y)dy, f 2 (y) = P X = f 1 l, P Y = f 2 l, E(X) = xf 1 dx, E(Y ) = yf 2 dy, f (X,Y ) (x, y)dx p xi y j = p i j = P (X = x i Y = y j ) = P ((X, Y ) = (x i, y j ), P (Y = y j ) > 0, P (Y = y j ) P X Y =yj = m p (xi y j )δ xi p yj x i = p j i = P (Y = y j X = x i ) = P ((X, Y ) = (x i, y j ), P (X = x i ) > 0, P (X = x i ) n P Y X=xi ) = p (yj x i )δ yj Wektor losowy typu ci gªego j=1 ϕ(x Y = y 0 ) = f(x, y 0) f 2 (y 0 ), f 2(y 0 ) > 0, P X Y =y0 = ϕ(, y 0 )l ψ(y X = x 0 ) = f(x 0, y) f 1 (x 0 ), f 1(x 0 ) > 0, P Y X=x0 = ψ(x 0, )l F (X Y = y 0 ) = x ϕ(x y 0 )dy, F (Y X = x 0 ) = 4. Linie regresji pierwszego rodzaju: {(E(X Y = y), y)} linia regresji zmiennej losowej X wzgl dem zmiennej Y, E(X Y = y 0 ) = xϕ(x y 0 )dx {x, (E(Y X = x))} linia regresji zmiennej losowej Y wzgl dem zmiennej X, E(Y X = x 0 ) = yψ(y x 0 )dy y ψ(y x 0 )dx 8

5. Momenty dwuwymiarowych zmiennych losowych: Moment zwykªy wektora losowego (X, Y ) rz du t + s: m ts = E(X t Y s ) x t y s f(x, y)dx dy, P (X,Y ) = f l 2 o ile caªka jest zbie»na E(X t Y s ) = x t i ys j p ij ij P (X,Y ) = p ij δ (xi,y j ) ij o ile szereg jest zbie»ny Moment centralny mieszany rz du t + s: µ ts = E ( (X E(X)) t (Y E(Y )) s) 6. Kowariancja - Moment centralny mieszany rz du 2 wektora losowego (X, Y ): xy f(x, y)dx dy, P (X,Y ) = f l 2 o ile caªka jest zbie»na E(XY ) = x i y j p ij P (X,Y ) = p ij δ (xi,y j ) ij o ile szereg jest zbie»ny 17 Wspóªczynnik korelacji gdzie V (X) > 0, Wªasno±ci: 1. ϱ 1 ij V (Y ) > 0 - wariancje zmiennych cov(x, Y ) = µ 11 = E(XY ) E(X) E(Y ) ϱ = ϱ (X,Y ) = ϱ XY = cov(x, Y ) V (X) V (Y ) 2. ϱ (X,Y ) = ϱ(ax + b, cy + d), a, c 0 zale»no± liniowa (X,Y silnie skorelowane) 3. ϱ = 1 P (Y = ax + b) = 1 a 0 18 Niezale»no± zmiennych losowych Zmienne losowe X, Y nazywamy niezale»nymi je»eli dla dowolnych zbiorów borelowskich A i B: Warunki niezale»no±ci (X, Y niezale»ne): P (X A, Y B) = P (X A) P (Y B) Ogólny warunek: (X,Y ) 2 F (X,Y ) (x, y) = F X (x) F Y (y) ozkªad ci gªy P (X,Y ) = fl 2 (X,Y ) 2 f(x, y) = f 1 (x) f 2 (y) ozkªad dyskretny P (X,Y ) = ij p ijδ (xi,y j ) (X,Y ) 2 p ij = p i p j Dla ka»dych zmiennych niezale»nych E(XY ) = E(X) E(Y ), wi c wszystkie zmienne niezale»ne s nieskorelowane, ale nie na odwrót. 19 Zmienne nieskorelowane (X, Y ) nieskorelowane V (X + Y ) = V (X) + V (Y ) (X, Y ) nieskorelowane ϱ = 0 cov(x, Y ) = 0 V (X + Y ) = V (X) + V (Y ) + 2cov(X, Y ) E(X), E(Y ) = E(XY ) = E(X) E(Y ) cov(x, Y ) = 0 ϱ = 0 9

20 egresja liniowa E(Y h(x)) 2 = min: 1. Pierwszego rodzaju: h(x) = E(Y X = x) 2. Drugiego rodzaju zmiennej losowej Y wzgl dem zmiennej losowej X to prosta: y = ax + b, E(Y ax b) 2 = min gdzie: a = ϱ σ y, σ x m x, m y, m z z rozkªadów brzegowych, b = m y ϱ σ y σ x, ϱ wspóªczynnik korelacji y m y = ϱ σ y σ x (x m x ) 21 ozkªad normalny na pªaszczy¹nie X N(m 1, m 2 ; σ 1, σ 2 ): ozkªady brzegowe: f(x, y) = ( 1 2πσ 1 σ 2 1 ϱ 2 e 1 2(1 ϱ 2 ) ( (x m 1 ) 2 σ 2 1 P X = f 1 l, X N(m 1, σ 1 ) P Y = f 2 l, Y N(m 2, σ 2 ) )) +2ϱ x m 1 x m 2 + (x m 2 )2 σ 1 σ 2 σ 2 2 Dla takiego rozkªadu linie regresji pierwszego rodzaju = linie regresji drugiego rodzaju 22 Funkcje dwuwymiarowych zmiennych losowych Dla zmiennych (X,Y): P (X,Y ) = f (x,y) l 2 Dla zmiennych (U,V): P (U,V ) = k (u,v) l 2 U = U(x, y), V = V (x, y) Maj c dany wzór na (u, v) szukamy: x = x(u, v) y = y(u, v) Jakobian: J = x u y u x v y v 0 G sto± nowego rozkªadu wyra»a si wzorem: f (X,Y ) (x(u, v), y(u, v) J (x, y) D k (U,V ) (u, v) = 0 pozostaªe x,y ozkªad brzegowy (faktycznie wyznaczany): k U (u) = Przypadki szczególne: k (U,V ) (u, v)dv 1. Splot funkcji U = X + Y, V = X = J = 1 Je±li (X,Y) - niezale»ne f(x, y) = f 1 (x) f 2 (y) k U (u) = f(x, u x)dx = f 1 (x) f 2 (u x)dx = f 1 f 2 2. U = X Y = J = 1 3. U = XY = J = 1 x 10

23 Tablica rozkªadu normalnego x 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,0 0,50000 0,50399 0,50798 0,51197 0,51595 0,51994 0,52392 0,52790 0,53188 0,53586 0,1 0,53983 0,54380 0,54776 0,55172 0,55567 0,55962 0,56356 0,56749 0,57142 0,57535 0,2 0,57926 0,58317 0,58706 0,59095 0,59483 0,59871 0,60257 0,60642 0,61026 0,61409 0,3 0,61791 0,62172 0,62552 0,62930 0,63307 0,63683 0,64058 0,64431 0,64803 0,65173 0,4 0,65542 0,65910 0,66276 0,66640 0,67003 0,67364 0,67724 0,68082 0,68439 0,68793 0,5 0,69146 0,69497 0,69847 0,70194 0,70540 0,70884 0,71226 0,71566 0,71904 0,72240 0,6 0,72575 0,72907 0,73237 0,73565 0,73891 0,74215 0,74537 0,74857 0,75175 0,75490 0,7 0,75804 0,76115 0,76424 0,76730 0,77035 0,77337 0,77637 0,77935 0,78230 0,78524 0,8 0,78814 0,79103 0,79389 0,79673 0,79955 0,80234 0,80511 0,80785 0,81057 0,81327 0,9 0,81594 0,81859 0,82121 0,82381 0,82639 0,82894 0,83147 0,83398 0,83646 0,83891 1,0 0,84134 0,84375 0,84614 0,84849 0,85083 0,85314 0,85543 0,85769 0,85993 0,86214 1,1 0,86433 0,86650 0,86864 0,87076 0,87286 0,87493 0,87698 0,87900 0,88100 0,88298 1,2 0,88493 0,88686 0,88877 0,89065 0,89251 0,89435 0,89617 0,89796 0,89973 0,90147 1,3 0,90320 0,90490 0,90658 0,90824 0,90988 0,91149 0,91308 0,91466 0,91621 0,91774 1,4 0,91924 0,92073 0,92220 0,92364 0,92507 0,92647 0,92785 0,92922 0,93056 0,93189 1,5 0,93319 0,93448 0,93574 0,93699 0,93822 0,93943 0,94062 0,94179 0,94295 0,94408 1,6 0,94520 0,94630 0,94738 0,94845 0,94950 0,95053 0,95154 0,95254 0,95352 0,95449 1,7 0,95543 0,95637 0,95728 0,95818 0,95907 0,95994 0,96080 0,96164 0,96246 0,96327 1,8 0,96407 0,96485 0,96562 0,96638 0,96712 0,96784 0,96856 0,96926 0,96995 0,97062 1,9 0,97128 0,97193 0,97257 0,97320 0,97381 0,97441 0,97500 0,97558 0,97615 0,97670 2,0 0,97725 0,97778 0,97831 0,97882 0,97932 0,97982 0,98030 0,98077 0,98124 0,98169 2,1 0,98214 0,98257 0,98300 0,98341 0,98382 0,98422 0,98461 0,98500 0,98537 0,98574 2,2 0,98610 0,98645 0,98679 0,98713 0,98745 0,98778 0,98809 0,98840 0,98870 0,98899 2,3 0,98928 0,98956 0,98983 0,99010 0,99036 0,99061 0,99086 0,99111 0,99134 0,99158 2,4 0,99180 0,99202 0,99224 0,99245 0,99266 0,99286 0,99305 0,99324 0,99343 0,99361 2,5 0,99379 0,99396 0,99413 0,99430 0,99446 0,99461 0,99477 0,99492 0,99506 0,99520 2,6 0,99534 0,99547 0,99560 0,99573 0,99585 0,99598 0,99609 0,99621 0,99632 0,99643 2,7 0,99653 0,99664 0,99674 0,99683 0,99693 0,99702 0,99711 0,99720 0,99728 0,99736 2,8 0,99744 0,99752 0,99760 0,99767 0,99774 0,99781 0,99788 0,99795 0,99801 0,99807 2,9 0,99813 0,99819 0,99825 0,99831 0,99836 0,99841 0,99846 0,99851 0,99856 0,99861 3,0 0,99865 0,99869 0,99874 0,99878 0,99882 0,99886 0,99889 0,99893 0,99896 0,99900 3,1 0,99903 0,99906 0,99910 0,99913 0,99916 0,99918 0,99921 0,99924 0,99926 0,99929 3,2 0,99931 0,99934 0,99936 0,99938 0,99940 0,99942 0,99944 0,99946 0,99948 0,99950 3,3 0,99952 0,99953 0,99955 0,99957 0,99958 0,99960 0,99961 0,99962 0,99964 0,99965 3,4 0,99966 0,99968 0,99969 0,99970 0,99971 0,99972 0,99973 0,99974 0,99975 0,99976 3,5 0,99977 0,99978 0,99978 0,99979 0,99980 0,99981 0,99981 0,99982 0,99983 0,99983 3,6 0,99984 0,99985 0,99985 0,99986 0,99986 0,99987 0,99987 0,99988 0,99988 0,99989 3,7 0,99989 0,99990 0,99990 0,99990 0,99991 0,99991 0,99992 0,99992 0,99992 0,99992 3,8 0,99993 0,99993 0,99993 0,99994 0,99994 0,99994 0,99994 0,99995 0,99995 0,99995 3,9 0,99995 0,99995 0,99996 0,99996 0,99996 0,99996 0,99996 0,99996 0,99997 0,99997 11