A valószínűségi eloszlás olyan törvény, amely leírja egy valószínűségi változó értéktartományát és ezeknek az értékeknek a megfelelő előfordulási valószínűségét.
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 .
A függvényt a valószínűségi változó (halmozott) eloszlásfüggvényének nevezzük . A tétel a valószínűség tulajdonságaiból következik :
Bármely valószínűségi változó eloszlásfüggvénye kielégíti a következő három tulajdonságot:
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] .
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:
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 .
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:
Ennek fordítva is igaz - ha a függvény olyan, hogy:
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
Amikor empirikus (kísérleti) adatokon alapuló eloszlást készítünk, kerülni kell a kerekítési hibákat .
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 ).
Név | Kijelölés | Paraméter | Hordozó | Sűrűség (valószínűségsorozat) | Mat. elvárás | Diszperzió | jellemző funkció |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Diszkrét egyenruha | |||||||
Bernoulli | |||||||
Binomiális | |||||||
Poisson | |||||||
Geometriai |
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 .
Név | Kijelölés | Paraméter | Hordozó | Sűrűség (valószínűségsorozat) | Mat. elvárás | Diszperzió | jellemző funkció |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Gauss-féle | - szim. és neon. def. |
Szótárak és enciklopédiák | ||||
---|---|---|---|---|
|
Valószínűségi eloszlások | |
---|---|
Diszkrét | |
Abszolút folyamatos |