Пусть проведено испытаний и нас интересует, какова
вероятность того, что успех имел место ровно
раз,
где
. Рассмотрим элементарные события,
соответствующие этой задаче. Если обозначить успех как 1, а неудачу как 0, то
элементарные события есть N‑мерные
векторы вида
,
, …,
, в которых появление 1 на
-й позиции означает завершение
-го испытания успехом. Вероятность каждого
элементарного события определяется числом единиц и нулей, входящих в
соответствующий вектор, и в соответствии с независимостью испытаний равна
, где
– число
единиц (успехов), а
– число нулей (неудач).
Вероятность элементарного события, благоприятствующего наступлению интересующего
нас случайного события (ровно
успехов в
испытаниях) равна
.
Число таких элементарных событий есть
,
поэтому искомая вероятность будет равна
и
определяет биномиальное распределение. Функция распределения и ПВ рассматриваемой
СВ имеют вид соответственно
,
.
1.3. Равномерное распределение
Случайная величина
имеет на отрезке
равномерное
распределение, если ее ПВ
Величина определяется из условия
нормировки
и равна
.
Функция распределения очевидно равна
Графики ПВ и ФР равномерно распределенной СВ приведены на рис. 1.3.
1.4. Нормальное распределение
Нормальное или гауссовское распределение играет фундаментальную роль в теории вероятностей и ее приложениях благодаря тому, что при весьма широких предположениях сумма независимых случайных величин с ростом числа слагаемых ведет себя асимптотически нормально.
Простейшее утверждение такого рода, называемое локальной предельной теоремой, или теоремой Муавра, связано с рассмотренным выше биномиальным распределением и звучит следующим образом.
Если вероятность наступления
события при последовательных независимых испытаниях
постоянна и равна
: (
),
то вероятность
того, что событие будет иметь место ровно
раз, удовлетворяет в пределе соотношению
равномерно для
всех , для которых
находится
в каком-либо конечном интервале. Доказательство этого факта, опирающееся на
формулу Стирлинга, можно найти в [1].
Для
иллюстрации на рис. 1.4 приведены графики для биномиального распределения,
у которого используется
по оси абсцисс вместо
, а по оси ординат
соответственно
, а также
аппроксимирующая функция
. Хорошо видно повышение
качества аппроксимации с ростом
.
Интегральная теорема Муавра–Лапласа утверждает, что в сформулированных ранее условиях (условия локальной предельной теоремы)
равномерно относительно и
(
).
Общая форма записи ПВ нормальной СВ имеет вид
.
Смысл параметров и
будет
выяснен позже.
Функция распределения нормальной СВ может быть выражена через рассмотренный в главе 6 первой части пособия интеграл вероятностей
.
На рис. 1.5 приведены графики ПВ (а) и ФР (б) нормальной СВ.
1.5. Многомерные или векторные СВ
Случайным
называется вектор , компоненты которого
(координаты относительно ортонормального
базиса)
есть
СВ. Случайный вектор
=
,
называемый также
-мерной случайной величиной, полностью
характеризуется
-мерной ФР, определяемой как
вероятность произведения случайных событий
, т. е.
=
=
.
Естественно рассматривать
как координаты точек
-мерного евклидова пространства
или C
. Тогда
дает вероятность попадания точки (
) в
-мерный
параллелепипед с ребрами, параллельными осям координат. Например,
есть вероятность попадания точки (
) в заштрихованную область (рис. 1.6).
С помощью ФР можно легко
вычислить вероятность попадания точки () в
параллелепипед
(
). Например,
=
(рис. 1.7).
В общем случае [1]
=
=,
где через
обозначено значение
функции
при
,
,
и при остальных
.
Если часть переменных
функции равна
, т. е.
эти переменные могут принимать любые значения, мы будем иметь ФР остальных не
равных
переменных. Например,
=
,
=
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.