Elementy Rachunek prawdopodobieństwa

Podobne dokumenty
Elementy rachunku prawdopodobieństwa. Statystyka matematyczna. w zastosowaniach

1.1 Wstęp Literatura... 1

Rozkłady prawdopodobieństwa zmiennych losowych

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

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

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

Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyka

Statystyka. Magdalena Jakubek. kwiecień 2017

Statystyka matematyczna. w zastosowaniach

Jednowymiarowa zmienna losowa

(C. Gauss, P. Laplace, Bernoulli, R. Fisher, J. Spława-Neyman) Wikipedia 2008

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

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

PRAWDOPODOBIEŃSTWO. ZMIENNA LOSOWA. TYPY ROZKŁADÓW

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

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

Zmienna losowa. Rozkład skokowy

Biostatystyka, # 3 /Weterynaria I/

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

STYSTYSTYKA dla ZOM II dr inż Krzysztof Bryś Wykad 1

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

Zmienne losowe. Statystyka w 3

PEWNE FAKTY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA

Rozkłady zmiennych losowych

1 Elementy kombinatoryki i teorii prawdopodobieństwa

Przestrzeń probabilistyczna

Wykład z analizy danych: powtórzenie zagadnień z rachunku prawdopodobieństwa

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,

STATYSTYKA MATEMATYCZNA. rachunek prawdopodobieństwa

Wykład 3 Jednowymiarowe zmienne losowe

Statystyka matematyczna

PODSTAWOWE ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA. Piotr Wiącek

METODY BADAŃ NA ZWIERZĘTACH ze STATYSTYKĄ wykład 3-4. Parametry i wybrane rozkłady zmiennych losowych

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

Statystyka matematyczna dla leśników

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

Dyskretne zmienne losowe

Wybrane rozkłady zmiennych losowych. Statystyka

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

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

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

Wybrane rozkłady zmiennych losowych. Statystyka

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

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

Statystyka w analizie i planowaniu eksperymentu

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

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

Matematyka stosowana i metody numeryczne

Rozkłady prawdopodobieństwa

Rozkład zmiennej losowej Polega na przyporządkowaniu każdej wartości zmiennej losowej prawdopodobieństwo jej wystąpienia.

1 Podstawy rachunku prawdopodobieństwa

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

Prawdopodobieństwo i statystyka

Statystyka w analizie i planowaniu eksperymentu

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

W rachunku prawdopodobieństwa wyróżniamy dwie zasadnicze grupy rozkładów zmiennych losowych:

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)

Estymacja parametrów rozkładu cechy

Statystyka matematyczna

Rachunek prawdopodobieństwa

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

W2 Podstawy rachunku prawdopodobieństwa (przypomnienie)

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

g) wartość oczekiwaną (przeciętną) i wariancję zmiennej losowej K.

Podstawy nauk przyrodniczych Matematyka

Najczęściej spotykane rozkłady dyskretne:

Prawdopodobieństwo i statystyka

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;

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

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

PODSTAWOWE ROZKŁADY ZMIENNYCH LOSOWYCH

Zmienne losowe ciągłe i ich rozkłady

Rozkłady statystyk z próby

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

Z poprzedniego wykładu

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

Statystyka i opracowanie danych Podstawy wnioskowania statystycznego. Prawo wielkich liczb. Centralne twierdzenie graniczne. Estymacja i estymatory

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

Prawa wielkich liczb, centralne twierdzenia graniczne

L.Kowalski zadania z rachunku prawdopodobieństwa-zestaw 3 ZADANIA - ZESTAW 3

Statystyka. Wydział Zarządzania Uniwersytetu Łódzkiego

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

Statystyka. Wydział Zarządzania Uniwersytetu Łódzkiego

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

Prawdopodobieństwo Odp. Odp. 6 Odp. 1/6 Odp. 1/3. Odp. 0, 75.

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

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

Statystyka matematyczna. dr Katarzyna Góral-Radziszewska Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt

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

WIELKA SGH-OWA POWTÓRKA ZE STATYSTYKI. Zmienna losowa i jej rozkład

Szkice do zajęć z Przedmiotu Wyrównawczego

STATYSTYKA I DOŚWIADCZALNICTWO

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

Matematyka 2. dr inż. Rajmund Stasiewicz

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA Wydział Matematyki Stosowanej ROZKŁAD NORMALNY ROZKŁAD GAUSSA

Komputerowa analiza danych doświadczalnych

Centralne twierdzenie graniczne

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

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

Transkrypt:

Elementy rachunku prawdopodobieństwa Rachunek prawdopodobieństwa zajmuje się analizą praw rządzących zdarzeniami losowymi Pojęciami pierwotnymi są: zdarzenie elementarne ω oraz zbiór zdarzeń elementarnych Ω Doświadczenie losowe realizacja określonego zespołu warunków wraz z góry określonym zbiorem wyników Zdarzenie losowe A jest podzbiorem zbioru zdarzeń elementarnych Ω W Z W SEI Statystyka 16

Prawdopodobieństwo (definicja aksjomatyczna) jest funkcją określoną na zbiorze zdarzeń losowych: 1 P (A) 0, 1 2 P (Ω) = 1 3 P (A B) = P (A) + P (B), o ile A B = Prawdopodobieństwo (definicja klasyczna) Jeżeli Ω składa się z n jednakowo prawdopodobnych zdarzeń elementarnych, to prawdopodobieństwo zdarzenia A składającego się z k zdarzeń elementarnych wyraża się wzorem P (A) = k n Prawdopodobieństwo warunkowe zajścia zdarzenia A pod warunkiem realizacji zdarzenia B: P (A B) = P (A B) P (B) (P (B) > 0) W Z W SEI Statystyka 17

Prawdopodobieństwo całkowite Jeżeli zdarzenia B 1,, B n są takie, że B i B j = dla wszystkich i j, B 1 B n = Ω oraz P (B i ) > 0 dla wszystkich i, to dla dowolnego zdarzenia A zachodzi P (A) = P (A B 1 )P (B 1 ) + + P (A B n )P (B n ) Twierdzenie Bayesa P (B k A) = P (B k )P (A B k ) P (A B 1 )P (B 1 ) + + P (A B n )P (B n ) Niezależność zdarzeń Zdarzenia A oraz B są niezależne, jeżeli Równoważnie P (A B) = P (A)P (B) P (A B) = P (A) P (B A) = P (B) W Z W SEI Statystyka 18

Zmienna losowa (cecha) Funkcja o wartościach rzeczywistych określona na zbiorze zdarzeń elementarnych Rozkład zmiennej losowej Zbiór wartości zmiennej losowej oraz prawdopodobieństwa z jakimi są te wartości przyjmowane Przykład Jednokrotny rzut kostką Zmienna losowa: ilość wyrzuconych oczek Zbiór wartości: {1, 2, 3, 4, 5, 6} Rozkład (kostka uczciwa) x i 1 2 3 4 5 6 p i 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 Rozkład (kostka nieuczciwa) x i 1 2 3 4 5 6 p i 1/24 1/24 1/24 1/24 1/6 2/3 W Z W SEI Statystyka 19

Zmienna losowa skokowa (dyskretna) jest to zmienna, której zbiór wartości jest skończony lub przeliczalny Jeżeli x 1 oraz x 2 są kolejnymi wartościami zmiennej losowej skokowej, to nie przyjmuje ona żadnych wartości między x 1 a x 2 Przykłady Rzut kostką, liczba bakterii, ilość pracowników Zmienna losowa ciągła jest to zmienna przyjmująca wszystkie wartości z pewnego przedziału (najczęściej zbioru liczb rzeczywistych) Jeżeli x 1 oraz x 2 są dwiema wartościami zmiennej losowej ciągłej, to może ona przyjąć dowolną wartość między x 1 a x 2 Przykłady Wzrost, ciężar paczki towaru, wydajność pracowników W Z W SEI Statystyka 20

Dystrybuanta F jest funkcją określoną na zbiorze liczb rzeczywistych R wzorem F (x) = P {X x}, x R Najważniejsze własności dystrybuanty 1 0 F (x) 1 2 F ( ) = 0, F ( ) = 1 3 dystrybuanta jest funkcją niemalejącą 4 P {a < X b} = F (b) F (a) Funkcja (gęstości) rozkładu prawdopodobieństwa f jest funkcją określoną na zbiorze liczb rzeczywistych R wzorem f(x) = { F (x), jeżeli F (x) istnieje 0, w przeciwnym przypadku Najważniejsze własności funkcji gęstości 1 f(x) 0 2 P {a < X b} = b a f(x)dx W Z W SEI Statystyka 21

Skokowa zmienna losowa 030 020 015 005 10 15 20 37 60 Funkcja rozkładu prawdopodobieństwa 100 085 080 050 020 10 15 20 37 60 Dystrybuanta W Z W SEI Statystyka 22

Ciągła zmienna losowa Funkcja gęstości F (b) F (a) a Dystrybuanta b W Z W SEI Statystyka 23

Charakterystyki liczbowe zmiennych losowych Wartość oczekiwana (średnia) Wartość oczekiwana EX zmiennej losowej X jest liczbą charakteryzującą położenie zbioru jej wartości EX = { xi p i dla zmiennej skokowej xf(x)dx dla zmiennej ciągłej Prawo wielkich liczb: X 1 + X 2 + + X n n EX Wariancja Wariancja D 2 X zmiennej losowej jest liczbą charakteryzującą rozrzut zbioru jej wartości wokół wartości średniej EX D 2 X = { (xi EX) 2 p i (x EX) 2 f(x)dx W Z W SEI Statystyka 24

Odchylenie standardowe Odchylenie standardowe DX zmiennej losowej X jest liczbą charakteryzującą rozrzut zbioru jej wartości wokół wartości średniej EX DX = D 2 X Kwantyl rzędu p zmiennej losowej X jest to taka liczba x p, że F (x p ) = p Frakcja Jeżeli A jest danym podzbiorem zbioru wartości zmiennej losowej X, to frakcją nazywamy liczbę p = P {X A} Asymetria (skośność) Liczba γ 1 charakteryzująca niejednakowość rozproszenia wartości zmiennej losowej wokół wartości oczekiwanej W Z W SEI Statystyka 25

Rozkład dwupunktowy Zmienna losowa X ma rozkład D(p), jeżeli P {X = 1} = p = 1 P {X = 0} EX = p D 2 X = p(1 p) Doświadczenie Bernoulliego Wykonujemy dwuwynikowe doświadczenie Wyniki nazywane są umownie sukces oraz porażka Prawdopodobieństwo sukcesu wynosi p (porażki: 1 p) Niech zmienną losową X będzie uzyskanie sukcesu Zmienna losowa X ma rozkład D(p) Przykłady Płeć osoby Wadliwość produktu W Z W SEI Statystyka 26

Rozkład dwumianowy Zmienna losowa X ma rozkład B(n, p), jeżeli P n,p {X = k} = ( ) n p k (1 p) n k, k = 0, 1,, n k EX = np D 2 X = np(1 p) Schemat Bernoulliego Zmienną losową o rozkładzie D(p) obserwujemy n krotnie w sposób niezależny Niech zmienną losową X będzie ilość sukcesów Zmienna losowa X ma rozkład B(n, p) Przykłady Ilość nasion, z których wzeszły rośliny Ilość wadliwych produktów Popularność danej osobistości publicznej P n,p {X = k} = P n,1 p {X = n k} W Z W SEI Statystyka 27

Przykład Niezaliczalność klasówki jest równa 30% Obliczyć prawdopodobieństwo, że na dziesięć wylosowanych klasówek będzie co najwyżej jedna niepozytywna Doświadczenie Bernoulliego: ocena klasówki Sukces klasówka niezaliczona; p = 03 X liczba niezaliczonych klasówek wśród dziesięciu wylosowanych P 10,03 {X 1} = P 10,03 {X = 0} + P 10,03 {X = 1} Tablice: Q(k; n, p) = n P n,p {X = i} i=k P 10,03 {X 1} = 1 Q(2; 10, 03) = 1 085069 P 10,03 {X = 1} = Q(1; 10, 03) Q(2; 10, 03) = 097175 085069 = 012106 W Z W SEI Statystyka 28

Rozkład Poissona Zmienna losowa X ma rozkład P o(λ), jeżeli P λ {X = k} = λk k! e λ, k = 0, 1, EX = λ D 2 X = λ Przykłady Ilość wad na metrze kwadratowym produkowanego materiału Ilość klientów przybywających do sklepu w jednostce czasu W Z W SEI Statystyka 29

Przykład Ile średnio powinno przypadać rodzynków na bułeczkę, by prawdopododobieństwo, że w bułeczce znajdzie się co najmniej jeden rodzynek, było nie mniejsze niż 099? X ilość rodzynków w bułeczce X P o(λ), λ =? Znaleźć takie λ, że P λ {X 1} 099 Tablice: Q(k; λ) = P λ {X = i} i=k Q(1; λ) 099 = λ = 48 Obliczenia: P {X 1} = 1 P {X = 0} = 1 e λ e λ 001 = λ log 001 = 460517 W Z W SEI Statystyka 30

Rozkład normalny Zmienna losowa X ma rozkład normalny N(µ, σ 2 ) o wartości średniej µ i wariancji σ 2, jeżeli jej funkcja gęstości wyraża się wzorem f µ,σ 2(x) = 1 σ 2π e 1 2( x µ σ ) 2, < x < EX = µ D 2 X = σ 2 Przykłady Błędy pomiarowe Ciężar ciała Zawartość białka w mięsie Standardowy rozkład normalny: N(0, 1) Dystrybuanta F (x) standardowego rozkładu normalnego (N(0, 1)) jest stablicowana F (x) = 1 F ( x) W Z W SEI Statystyka 31

Rozkład normalny µ = 0 µ = 1 µ = 1 σ = 05 σ = 10 σ = 20 W Z W SEI Statystyka 32

Jeżeli X N(µ, σ 2 ), to Standaryzacja Z = X µ σ N(0, 1) { ( a µ P {X (a, b)} = P Z σ, b µ )} σ ( ) ( ) b µ a µ = F F σ σ Przykład Dla zmiennej losowej X N(10, 16) obliczyć P {X (8, 14)} P {X (8, 14)} = P { Z ( 8 10, 4 = F (1) F ( 05) 14 10 4 = 084134 (1 069146) = 053380 )} W Z W SEI Statystyka 33

Prawo trzech sigm P { X µ < σ} = 068268 068 P { X µ < 2σ} = 095450 095 P { X µ < 3σ} = 099730 0997 0997 095 068 µ µ σ µ + σ µ 2σ µ + 2σ µ 3σ µ + 3σ W Z W SEI Statystyka 34

Pożyteczne przybliżenia X B(n, p), n duże, p małe X P o(np) X B(n, p), n duże, p około 05 X N(np, np(1 p)) X P o(λ), λ duże X N(λ 05, λ) lub X N ( ) λ, 1 4 W Z W SEI Statystyka 35