Заканчивая знакомство со случайными величинами, рассмотрим основные распределения, описывающие СВ, наиболее часто встречающиеся на практике.
3.5.1. Распределение Бернулли
Распределение Бернулли,
введенное в начале первого раздела, пример 1, описывает дискретную СВ,
принимающую значение 1 с вероятностью , и значение
0 с вероятностью
. Плотность вероятности данной СВ
имеет вид
.
Характеристическая функция
=
.
Математическое ожидание и дисперсия равны соответственно
=
,
=
-
=
-
=
.
3.5.2. Биномиальное распределение
Биномиальное распределение было достаточно подробно рассмотрено в примере 2 в начале раздела 1. Нам осталось определить только числовые характеристики и ХФ.
Для решения этой задачи
будем рассматривать результат (число успехов в серии
из
последовательных испытаний) как сумму
независимых СВ, подчиненных распределению Бернулли, т.е. принимающих значение 1
(успех в испытании) с вероятностью
и 0 (неудача) с
вероятностью
, т.е. СВ
=
, где
-
независимые СВ, подчиненные распределению Бернулли.
Пользуясь правилами
отыскания математического ожидания и дисперсии суммы (с учетом независимости СВ
), будем иметь:
=
=
и
=
=
(
).
Наивероятнейшее значение находится в интервале
. Учитывая независимость слагаемых, ХФ
.
Пользуясь приведенными
выше соотношениями, нетрудно найти асимметрию распределения и коэффициент эксцесса
. Видно, что с ростом
, что свидетельствует о
справедливости локальной теоремы Муавра. Причем для величин
и
скорость
сходимости к нормальному распределению в смысле, указанном в формулировке
теоремы Муавра, зависит от величины
, определяющей симметрию
биномиального распределения. Скорость сходимости зависит от величины
(
) и будет максимальна
при
. На практике, если
удовлетворяет
условиям:
(
)>9 и
,
то для определения вероятности можно пользоваться приближенными формулами
вида
=
.
Для ФР биномиальной СВ в этих условиях справедливо приближенное представление
,
причем если ,
то ошибка при использовании нормального распределения вместе биномиального не
превосходит 0,05 для всех
. В приведенных формулах
- подробно рассмотренный в главе 6 первой
части пособия интеграл вероятностей.
3.5.3. Отрицательное биномиальное распределение (распределение Паскаля)
Случайная величина описывается отрицательным биномиальным
распределением с параметрами (
,
),
если
,
=0,1,2,…
При натуральном это распределение дает вероятность того,
что в схеме последовательных независимых испытаний с вероятностью успеха
до получения ровно
успехов
пройдет
испытаний. При
=1
данное распределение называют геометрическим. Числовые характеристики СВ
, подчиненной отрицательному биномиальному
распределению, имеют вид:
=
=
;
=
;
=
;
=
.
В качестве упражнения
читателю предлагается доказать справедливость формулы для и
при
=1.
3.5.4. Распределение Пуассона
К распределению Пуассона
приходят, рассматривая схему последовательных независимых испытаний в условиях,
когда вероятность успеха зависит от числа испытаний и
при числе испытаний
.
При этом в соответствии с теоремой Пуассона [1]:
,
иными словами, при
=
,
где
=
- параметр
распределения Пуассона.
Рассмотрим конкретный пример, приводящий нас к распределению Пуассона. Пусть на телефонную станцию в случайные моменты времени поступают вызовы, относительно которых мы сделаем следующие предположения:
1. Вероятность поступления
вызова в малый интервал пропорциональна
величине интервала
, не зависит от положения
интервала на оси времени и от того, поступил или нет вызов в предшествующем
интервале.
2. Считается, что
вероятность поступления двух и более вызовов в малый интервал есть
, т.е.
бесконечно малая более высокого порядка, чем
. Таким
образом, в пределах промежутка времени
мы
имеем
=
последовательных
независимых испытаний с вероятностью успеха в одном испытании
. При сформулированных условиях мы имеем
схему
последовательных независимых испытаний с
вероятностью успеха в испытании
, где
имеет смысл среднего числа успехов
(вызовов) в единицу времени, а
- среднее число успехов
за время
. Тогда, в соответствии с теоремой
Пуассона, вероятность того, что за время
интересующее
нас событие (вызов) будет иметь место ровно
раз,
равна
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.