10957

Непрерывная случайная величина и плотность распределения

Лекция

Математика и математический анализ

Непрерывная случайная величина и плотность распределения Случайная величина называется непрерывной если ее пространством элементарных событий является вся числовая ось либо отрезок отрезки числовой оси а вероятность наступления любого элементарного события р

Русский

2013-04-03

181.23 KB

33 чел.

Непрерывная случайная величина и плотность распределения

Случайная величина  называется непрерывной, если ее пространством элементарных событий является вся числовая ось (либо отрезок (отрезки) числовой оси), а вероятность наступления любого элементарного события равна нулю.

 (7.1)

Пусть имеется непрерывная СВ  с функцией распределения , которую мы предполагаем непрерывной и дифференцируемой. Вычислим вероятность попадания этой СВ на участок от  до  т.е. приращение функции распределения на этом участке:

  (7.2)

Найдем отношение этой вероятности к длине участка, т.е. среднюю вероятность, приходящуюся на единицу длины на этом участке, и будем приближать  к 0. В пределе получим производную от функции распределения, т.е.:

  (7.3)

Функция  производная функции распределения характеризует плотность, с которой распределяются значения СВ в данной точке.

Эта функция называется плотностью распределения (иначе – "плотностью вероятности") непрерывной СВ .

Плотность распределения является одной из форм закона распределения. Эта форма не является универсальной, т. к.  существует только для непрерывных СВ.

Рассмотрим непрерывную СВ X с плотностью распределения  и элементарный участок  примыкающий к точке

Рис. 7.1. Вероятность попадания на элементарный интервал

Вероятность попадания СВ  на этот элементарный участок(с точность до бесконечно малых высшего порядка) равна  Геометрически – это площадь элементарного прямоугольника, опирающегося на отрезок  (см. рис. 7.1.).

Выразим вероятность попадания СВ  на отрезок от  до  через плотность распределения. Очевидно, она равна сумме элементов вероятности на всем участке, т.е. интегралу:

   (7.4)

Рис. 7.2. Вероятность попадания на интервал

Т.о. геометрически вероятность попадания величины на отрезок  равна площади фигуры, ограниченной кривой распределения и опирающейся на этот участок (рис.7.2.).

Формула (7.3) выражает плотность распределения через функцию распределения. Поставим обратную задачу – выразим функцию распределения через плотность. Согласно определению

 (7.5)

Из формулы (7.5) с учетом (7.4) получим:

    (7.6)

Геометрически  есть не что иное, как площадь фигуры, ограниченной плотностью распределения (сверху) и осью абсцисс (снизу) и лежащей левее точки (см. рис. 7.3).

Рис.7.3. Вычисление функции распределения через плотность

Основные свойства плотности распределения

  1.  Плотность распределения является неотрицательной функцией

      (7.7)

Это свойство непосредственно вытекает из того, что функция распределения  функция неубывающая.

  1.  Интеграл в бесконечных пределах от плотности распределения равен единице. Действительно,

   (7.8)

Геометрически основные свойства плотности распределения означают следующее:

  1.  вся кривая распределения лежит не ниже оси абсцисс;
  2.  площадь фигуры, ограниченной кривой распределения и осью абсцисс, равна единице.

Рассмотрим несколько примеров:

ПРИМЕР 1:  Функция распределения непрерывной СВ  равна

Необходимо найти: коэффициент , плотность распределения  и, наконец, вероятность

РЕШЕНИЕ:  а) Т.к.  функция непрерывная, то при ,  т.е.

б)

в)

ПРИМЕР 2:  СВ подчинена закону распределения с плотностью

Необходимо: а) найти коэффициент ; б) построить график плотности распределения  в) найти  и построить график; г) найти вероятность попадания СВ  на участок .

РЕШЕНИЕ:  а)  

б)

в) По формуле (7.6) получим выражение для функции распределения:

г)  

Характеристики положения случайной величины

На практике в теории вероятностей применяют характеристики положения случайных величин, отражающие те или другие особенности распределения.

Модой  случайной величины  называется ее наиболее вероятное значение (для которого вероятность  или плотность вероятности  достигает максимума).

Если вероятность или плотность вероятности достигает максимума в одной точке, распределение называется унимодальным, если же максимум достигается в нескольких точках, распределение называется полимодальным (рис. 7.4).

Рис.7.4. Мода распределения

Медианой  случайной величины  называется такое ее значение, при котором вероятность того, что СВ  одинаково вероятна тому, что СВ   и будет равна 0.5.

   (7.9)

  (7.10)

Геометрически медиана – это абсцисса точки, в которой площадь, ограниченная кривой распределения, делится пополам (функция распределения равна 0.5) (рис. 7.5.).

Рис. 7.5. Медиана распределения

Квантилем уровня  (или  квантилем) называется такое значение случайной величины, при котором функция ее распределения принимает значение, равное , т.е.

   (7.11)

Некоторые квантили получили особое название. Очевидно, что определенная выше медиана случайной величины есть квантиль уровня 0.5, т.е.  Квантили  и  получили название нижнего и верхнего квартилей соответственно.

С понятием квантиля тесно связано понятие процентной точки. Под ной точкой подразумевается квантиль , т.е. такое значение случайной величины , при котором

ПРИМЕР 3:  Необходимо найти моду, медиану, квантиль  и 30%-ную точку СВ  с плотностью вероятности  при

РЕШЕНИЕ: Для нахождения моды распределения необходимо найти максимум плотности (экстремум функции ). Однако данная функция возрастает на заданном интервале, следовательно, максимум достигается при .

Для нахождения медианы воспользуемся формулой (7.10):

Отсюда получим  .

По формуле (7.6) получим функцию распределения

Учитывая (7.11), найдем квантиль    откуда  30%-ную точку случайной величины  или квантиль  найдем из уравнения   откуда


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38140. Морально-психологічне забезпечення основних видів бою Сухопутних військ ЗС України 133.5 KB
  Оголосити тему заняття, її актуальність та звязок з іншими темами, мету та навчальні питання, які будуть розглянуті. Особливу увагу на занятті необхідно звернути на те, що існує обєктивна потреба в оволодінні всім офіцерським складом загальними поняттями про психологію спілкування у військовому колективі, а також розкрити сутність, функції та структура спілкування...
38141. Завдання органів з виховної роботи на сучасному етапі розвитку Збройних Сил України 159.5 KB
  Морально-психологічне забезпечення діяльності військ – це система заходів, спрямованих на формування і підтримання високого морального духу армії, МПС і дисципліни особового складу, правопорядку військового, на згуртування військових колективів і протидію інформаційно-психологічному впливу противника.
38142. Плануюча і звітна документація з питань морально-психологічного забезпечення виконання миротворчих завдань 104 KB
  Закріпити знання одержані курсантами студентами в процесі самостійної роботи над навчальною методичною і науковою літературою; 2. Головною метою його роботи є оптимізація спільної військової діяльності міжособистісних взаємин а також моральнопсихологічного стану окремих військовослужбовців. ОСНОВНА ЧАСТИНА: виховної роботи це визначення напрямів шляхів змісту засобів методів і форм щодо реалізації цілей виховної роботи прийняття конкретних адресних обґрунтованих рішень що стосуються реалізації заходів виховної роботи їх...
38143. Відпрацювання плануючої та звітної документації з питань морально-психологічного забезпечення основних видів бою 102 KB
  Закріпити знання одержані курсантами студентами в процесі самостійної роботи над навчальною методичною і науковою літературою; 2. Головною метою його роботи є оптимізація спільної військової діяльності міжособистісних взаємин а також моральнопсихологічного стану окремих військовослужбовців. ОСНОВНА ЧАСТИНА: Планування виховної роботи це визначення напрямів шляхів змісту засобів методів і форм щодо реалізації цілей виховної роботи прийняття конкретних адресних обґрунтованих рішень що стосуються реалізації заходів виховної роботи...
38144. Методика прогнозування і розрахунку психологічних втрат серед особового склад 162.5 KB
  МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА проведення практичного заняття з навчальної дисципліни Моральнопсихологічне забезпечення військової діяльності Тема№5: Моральнопсихологічне забезпечення підготовки миротворчих підрозділів Сухопутних військ ЗС України Заняття №11: Методика прогнозування і розрахунку психологічних втрат серед особового склад Час: 2 години Мета заняття: 1. ОСНОВНА ЧАСТИНА: Сутність психологічної підготовки полягає у формуванні в особового складу таких моральнопсихологічних і бойових...
38145. Вивчення керівних документів з питань організації культурно-виховної та просвітницької роботи 94 KB
  МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА проведення практичного заняття з навчальної дисципліни Моральнопсихологічне забезпечення військової діяльності Тема№6: Культурновиховна і просвітницька робота в Збройних Силах України Заняття №3: Вивчення керівних документів з питань організації культурновиховної та просвітницької роботи Час: 2 години Мета заняття: 1. Закріпити знання одержані курсантами студентами в процесі самостійної роботи над навчальною методичною і науковою літературою; 2. Основна частина 70...
38147. Керівні документи щодо організації військово-соціальної роботи в СВ ЗС України 105.5 KB
  Головною метою його роботи є оптимізація спільної військової діяльності міжособистісних взаємин а також моральнопсихологічного стану окремих військовослужбовців. ОСНОВНА ЧАСТИНА: Гострота соціальної ситуації у країні у Збройних Силах вимагає від органів військового управління посадових осіб вживання адекватних заходів щодо пом'якшення і запобігання впливу негативних соціальних факторів на соціальноправовий статус військовослужбовців. З метою забезпечення соціального захисту військовослужбовців у нашій країні за останні роки розроблена і...
38148. Керівні документи, що визначають зміст, систему організації та методику інформаційно-пропагандистського забезпечення в ЗС України 151.5 KB
  МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА проведення практичного заняття з навчальної дисципліни Моральнопсихологічне забезпечення військової діяльності Тема№9: Інформаційнопропагандистське забезпечення в Збройних Силах України Заняття №2: Керівні документи що визначають зміст систему організації та методику інформаційнопропагандистського забезпечення в ЗС України Час: 2 години Мета заняття: 1.†35 Обговорення питання №2 “Керівні документи щодо організації всіх видів інформування особового складу ЗС...