Valószínűségi eloszlás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. március 15-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 33 szerkesztést igényelnek .

A valószínűségi eloszlás  olyan törvény, amely leírja egy valószínűségi változó értéktartományát és ezeknek az értékeknek a megfelelő előfordulási valószínűségét.

Definíció

Legyen adott egy valószínűségi tér , és definiáljunk rajta egy valószínűségi változót . Konkrétan definíció szerint egy mérhető tér mérhető térbe való leképezése , ahol a Borel szigma-algebrát jelöli a -n . Ekkor a valószínűségi változó a következőképpen indukál egy valószínűségi mértéket :

A mértéket a valószínűségi változó eloszlásának nevezzük . Más szóval, így beállítja annak valószínűségét, hogy a valószínűségi változó a halmazba esik .

Eloszlások osztályozása

A függvényt a valószínűségi változó (halmozott) eloszlásfüggvényének nevezzük . A tétel a valószínűség tulajdonságaiból következik :

Bármely valószínűségi változó eloszlásfüggvénye kielégíti a következő három tulajdonságot:

  1.  nem csökkenő függvény;
  2. ;
  3. folyamatos a jobb oldalon.

Abból a tényből, hogy a valós egyenesen a Borel szigma-algebrát a forma intervallumcsaládja generálja , a következő tétel következik :

Bármely függvény , amely megfelel a fent felsorolt ​​három tulajdonságnak, eloszlásfüggvénye bizonyos eloszlásoknak .

Bizonyos tulajdonságokkal rendelkező valószínűségi eloszlások esetében kényelmesebb módok is megadhatók. Ugyanakkor az eloszlásokat (és a valószínűségi változókat) általában az eloszlásfüggvények jellege szerint osztályozzák [1] .

Diszkrét eloszlások

Egy valószínűségi változót egyszerűnek vagy diszkrétnek nevezünk, ha legfeljebb megszámlálható számú értéket vesz fel. Vagyis hol  van egy partíció .

Egy egyszerű valószínűségi változó eloszlását definíció szerint a következőképpen adja meg: . A jelölés bevezetésével meghatározhatja a függvényt . A valószínűség tulajdonságai miatt . Megszámlálható additivitás segítségével könnyen kimutatható, hogy ez a függvény egyedileg határozza meg az eloszlást .

Valószínűségek halmaza, ahol egy diszkrét valószínűségi változó valószínűségi eloszlásának nevezzük . Az értékek és valószínűségek halmazát a valószínűség-eloszlás diszkrét törvényének nevezik [2] .

A fentiek illusztrálására nézzük meg a következő példát.

Legyen a függvény definiálva úgy, hogy és . Ez a függvény egy valószínűségi változó eloszlását határozza meg , amelyhez (lásd a Bernoulli-eloszlást , ahol a valószínűségi változó veszi az értékeket ). A valószínűségi változó egy kiegyensúlyozott érmefeldobás modellje.

A diszkrét valószínűségi változók további példái a Poisson-eloszlás , a binomiális eloszlás és a geometriai eloszlás .

Egy diszkrét eloszlás a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

  1. ,
  2. , ha az értékkészlet véges - a valószínűség tulajdonságaiból,
  3. Az eloszlásfüggvénynek van véges vagy megszámlálható első típusú szakadási pontkészlete,
  4. Ha a folytonossági pont , akkor létezik .

Rácseloszlások

A rácseloszlás egy diszkrét eloszlásfüggvénnyel rendelkező eloszlás, és az eloszlásfüggvény szakadási pontjai a formájú pontok részhalmazát alkotják , ahol valós, , egész szám [3] .

Tétel. Ahhoz, hogy az eloszlásfüggvény lépéses rács legyen , szükséges és elegendő, hogy a karakterisztikus függvénye kielégítse a [3] összefüggést .

Teljesen folyamatos elosztások

Egy valószínűségi változó eloszlását abszolút folytonosnak mondjuk , ha létezik olyan nemnegatív függvény , hogy . A függvényt ezután a valószínűségi változó valószínűségi sűrűségeloszlásának nevezzük . Az ilyen eloszlások függvénye Lebesgue értelmében abszolút folytonos .

Az abszolút folytonos eloszlások példái a normál eloszlás , az egyenletes eloszlás , az exponenciális eloszlás , a Cauchy - eloszlás .

Példa. Legyen , mikor és egyébként. Aztán ha .

Bármilyen eloszlási sűrűségre a következő tulajdonságok igazak:

  1. ;
  2. .

Ennek fordítva is igaz - ha a függvény olyan, hogy:

  1. ;
  2. ,

akkor létezik olyan eloszlás , amely a sűrűsége.

A Newton-Leibniz képlet alkalmazása a következő összefüggésekhez vezet egy abszolút folytonos eloszlás függvénye és sűrűsége között:

.

Tétel. Ha  folytonos eloszlássűrűség és  eloszlásfüggvénye, akkor

  1. .

Amikor empirikus (kísérleti) adatokon alapuló eloszlást készítünk, kerülni kell a kerekítési hibákat .

Szinguláris eloszlások

A diszkrét és folytonos valószínűségi változókon kívül vannak olyan változók, amelyek nem diszkrétek és nem folytonosak egyetlen intervallumon sem. Ilyen valószínűségi változók lehetnek például azok, amelyek eloszlásfüggvényei folytonosak, de csak a Lebesgue-mérték nulla halmazán nőnek [4] .

A szinguláris eloszlások azok, amelyek egy nulla mértékhalmazra koncentrálódnak (általában Lebesgue mértékek ).

Az alapeloszlások táblázata

Diszkrét eloszlások
Név Kijelölés Paraméter Hordozó Sűrűség (valószínűségsorozat) Mat. elvárás Diszperzió jellemző funkció
Diszkrét egyenruha
Bernoulli
Binomiális
Poisson
Geometriai
Abszolút folyamatos elosztások
Név Kijelölés Paraméter Hordozó Valószínűségi sűrűség F(x) eloszlási függvény jellemző funkció Várható érték Középső Divat Diszperzió Aszimmetria együttható Kurtosis együttható Differenciál entrópia Pillanatok generáló függvénye
egységes folyamatos , — eltolási tényező , — léptéktényező tetszőleges szám a szegmensből
Normál (Gauss) eltolási tényező , — léptéktényező
lognormális
Gamma eloszlás nál nél nál nél
Exponenciális
Laplace léptéktényező , — eltolási tényező
Cauchy eltolási tényező , — léptéktényező Nem Nem Nem Nem
Béta terjesztés számára számára
chi-négyzet a szabadságfokok száma ról ről ha , ha
Diák a szabadságfokok száma számára , ha , ha , ha , ha Nem
Halász - szabadsági fokok száma , ha , ha ha
ha


Rayleigh
Weibulla - léptéktényező , - alaktényező számára
Logisztikai , számára
számára
Wigner - sugár számára
Pareto a léptéktényező , , ha nál nél nál nél nál nél Nem

ahol a gamma-függvény , a nem teljes gamma-függvény , a digamma-függvény , a béta-függvény , a szabályozott nem teljes béta-függvény , a hipergeometrikus függvény , a Bessel-függvény , az első típusú módosított Bessel -függvény , a második típusú nemzetség módosított Bessel-függvénye, a Tricomi- függvény .


Többváltozós eloszlások
Név Kijelölés Paraméter Hordozó Sűrűség (valószínűségsorozat) Mat. elvárás Diszperzió jellemző funkció
Gauss-féle - szim. és neon. def.

Jegyzetek

  1. Matalickij, Hatskevics. Valószínűségszámítás, Matematikai statisztika és sztochasztikus folyamatok, 2012. - 69. o.
  2. Matalickij, Hatskevics. Valószínűségszámítás, matematikai statisztika és véletlenszerű folyamatok, 2012. - P.68
  3. 1 2 Ramachandran, 1975 , p. 38.
  4. Matalickij, Hatskevics. Valószínűségszámítás, Matematikai statisztika és sztochasztikus folyamatok, 2012. — 76. o.

Irodalom

Lásd még