Элементы математической логики. Нормальные виды формул. Совершенные нормальные формы, страница 15

Вероятностный смысл: есть предел отношения вероятности попадания случайной точки в прямоугольник со сторонами и к площади этого прямоугольника, когда стороны стремятся к нулю.

 

Свойства плотности:

1)  

2)

Свойство следует из того, что есть неубывающая функция своих аргументов.

3) Свойство нормировки:

По свойству

4)

Плотности распределения вероятностей отдельных компонентов случайного вектора  выражаются виде интегралов от  совместных плотностей распределения.

 

5) Если двумерный случайный непрерывный вектор, то вероятность попадания случайной точки а произвольную область  определяется формулой:

Доказательство:

В общем случае область  апроксимируется  объединением вписанных и описанных прямоугольников. При стремлении сторон прямоугольника к нулю получается требуемая формула.

Независимость случайных величин.

Определение: Случайные величины  называются независимыми, если для любых событий , где  - подмножество числовой прямой, имеет место равенство:

.

Теорема: Случайные величины  независимы тогда и только тогда, когда в любой точке  с координатами  имеет место равенство:

          (1)

Доказательство:

                                   (2)

За  и выберем любые полуинтервала числовой прямой.

,.

Достаточность: Пусть условие (2) выполнено.

Необходимость: Пусть выполнены условия определения т.е. вероятность того, что

Устремим , к . Получим:

 что и требовалось доказать.

Следствия:

1) Пусть  плотность распределения вероятности двумерного непрерывного случайного вектора. Случайные величины и  независимы тогда и только тогда, когда во всех точках непрерывности функции имеет место равенство: .

Доказательство:

Формулу (2) дважды продифференцируем по  и , и получим требуемое равенство.

2) Для того что бы дискретные случайные величины были независимы необходимо и достаточно следующее равенство:

Условные законы распределения составляющих.

Определение: Условным законом распределения составляющей  при  называют совокупностью условных вероятностей:

вычисленных в предположении, что событие  уже наступило.

.

Следовательно  условный закон распределения  составляющей  в предположении, что событие  уже наступило, имеет вид:

.

Теорема: Сумма вероятностей условного закона распределения равна единице.

Доказательство:

. Что и требовалось доказать.

Пример: Найти закон распределения  при условии, что ,  и математическое .

1

3

4

1

0,15

0,1

0,25

2

0,3

0,1

0,1

1

3

4

Определение: Условной плотностью распределения составляющей  при заданном значении  называется отношение плотности совместного распределения к плотности распределения составляющей .

Все свойства распределения вероятностей остаются в силе:

 - условное математическое ожидание

Пусть случайные величины  и  независимы.

.

Если компонента  и  независимы, то условная плотность распределения равна безусловной плотности распределения.

Числовые характеристики случайных величин.

Теорема: Если случайные величины  и  независимы, то .

.

, т.к.:

.

Замечание: Это свойство распространяется на сумму  независимых случайных величин.

Математическое ожидание и дисперсия -мерного случайного вектора.

Определение: Математическим ожиданием -мерного случайного вектора называется вектор составленный из математических ожиданий координат.

.

Определение: Дисперсией - мерного случайного вектора  называется вектор составленный из дисперсии координат.

Для непрерывного:

Ковариация. Коэффициент корреляции.

Определение: Ковариация случайных величин  и  называется число, определяемое формулой: