Непрерывные случайные величины и их законы распределения

Содержание

Слайд 2

Случайная величина Дискретная Случайная величина, возможные значения которой можно перенумеровать. При

Случайная величина

Дискретная
Случайная величина, возможные значения которой можно перенумеровать. При этом число

значений может быть конечным или
бесконечным

Непрерывная
Случайная величина, которая может принимать все значения из некоторого конечного или бесконечного промежутка. Число возможных значений непрерывной случайной величины – бесконечно

СВ

Может быть задана:

Рядом
распределения
(только для дискретной СВ)

Функцией распределения
(для дискретной и непрерывной СВ)

Плотностью распределения
(для непрерывной СВ)

F(x)=p(X

f(x)=F´(x)

Слайд 3

Непрерывные случайные величины имеют бесконечное число возможных значений. Поэтому ввести для

Непрерывные случайные величины имеют бесконечное число возможных значений. Поэтому ввести для

них ряд распределения нельзя.

Вместо вероятности того, что случайная величина Х примет значение, равное х, т.е. p(X=x), рассматривают вероятность того, что Х примет значение, меньшее, чем х, т.е. Р(Х<х), то есть для непрерывной СВ можно задать функцию распределения.

Функция распределения вероятности

F(x)=p(X

Слайд 4

Если СВ Х непрерывна, то вероятность того, что она примет конкретное

Если СВ Х непрерывна, то вероятность того, что она примет конкретное

значение, равное С, равна нулю: Р(Х=С)=0
Из того, что событие Х=С имеет нулевую вероятность еще не следует, что это событие невозможно.
Частота появления события в большой серии опытов не равна, а только приближается к вероятности данного события.
Поэтому если вероятность события равна 0, то при неограниченном повторении опыта это событие будет появляться сколь угодно редко.

Особенности нулевой вероятности

Слайд 5

Рассмотрим непрерывную случайную величину Х с функцией распределения F(x). Вычислим вероятность

Рассмотрим непрерывную случайную величину Х с функцией распределения F(x).
Вычислим вероятность попадания

этой случайной величины на промежуток

Рассмотрим предел

=

Слайд 6

По определению производной этот предел равен производной функции F(x) : =

По определению производной этот предел равен производной функции F(x) :

=

Функция f(x),

равная производной
от функции распределения, называется
плотностью вероятности случайной
величины Х или плотностью
распределения.

Плотность распределения вероятности

Слайд 7

Эта величина называется элементом вероятности и геометрически означает площадь элементарного прямоугольника

Эта величина называется элементом вероятности и геометрически означает площадь элементарного прямоугольника

со сторонами f(x) и dx:

Рассмотрим вероятность попадания случайной величины Х на элементарный участок dx: f(x)dx.

Плотность вероятности является характеристикой только непрерывных случайных величин.

Кривая, изображающая плотность вероятности, называется кривой распределения.

Основные понятия и определения

Слайд 8

Слайд 9

Выразим вероятность попадания на участок α до β через f(x). Вероятность

Выразим вероятность попадания на участок α до β через f(x). Вероятность

попадания равна сумме элементов вероятности на этом участке, т.е. интегралу:
Слайд 10

Отсюда можно выразить функцию распределения через плотность вероятности:

Отсюда можно выразить функцию распределения через плотность вероятности:

Слайд 11

Плотность вероятности является неотрицательной функцией (т.к. функция распределения является неубывающей функцией): Свойства плотности вероятности 1

Плотность вероятности является
неотрицательной функцией
(т.к. функция распределения является
неубывающей функцией):

Свойства

плотности вероятности

1

Слайд 12

Плотность вероятности является непрерывной функцией. Свойства плотности вероятности 2

Плотность вероятности является
непрерывной функцией.

Свойства плотности вероятности

2

Слайд 13

Интеграл в бесконечных пределах от плотности вероятности равен 1: условие нормировки 3 Свойства плотности вероятности

Интеграл в бесконечных пределах
от плотности вероятности равен 1:

условие нормировки

3

Свойства плотности

вероятности
Слайд 14

Это свойство следует из того, что функция распределения на плюс бесконечности

Это свойство следует из того, что функция распределения на плюс бесконечности

равна 1.
Это означает, что площадь под кривой распределения равна 1.
Плотность вероятности имеет размерность случайной величины.
Слайд 15

Смысл математического ожидания и дисперсии остается таким же, как и в

Смысл математического ожидания и дисперсии остается таким же, как и в

случае дискретных случайных величин. Меняется вид формул для их нахождения путем замены:

Тогда получаем формулы для расчета математического ожидания и дисперсии непрерывной случайной величины:

Математическое ожидание и дисперсия непрерывной случайной величины

Слайд 16

Дискретные СВ Непрерывные СВ Основные формулы

Дискретные СВ

Непрерывные СВ

Основные формулы

Слайд 17

Функция распределения непрерывной случайной величины задана выражением: Найти величину a, плотность

Функция распределения непрерывной
случайной величины задана выражением:

Найти величину a, плотность

вероятности,
вероятность попадания на участок (0.25-0.5),
математическое ожидание и дисперсию .

Пример 1

Слайд 18

1. Так как функция распределения F(x) непрерывна, то при х=1 ax2=1,

1. Так как функция распределения F(x) непрерывна, то при х=1 ax2=1,

следовательно, a=1.
2. Плотность вероятности находится, как производная от функции распределения:

Решение примера

Слайд 19

3. Вычисление вероятности попадания на заданный участок может быть произведено двумя

3. Вычисление вероятности попадания на заданный участок может быть произведено двумя

способами: с помощью функции распределения и с помощью плотности вероятности.
1 способ.
Используем формулу нахождения вероятности через функцию распределения:
Слайд 20

2 способ. Используем формулу нахождения вероятности через плотность вероятности: 4. Находим математическое ожидание:

2 способ.
Используем формулу нахождения вероятности через плотность вероятности:

4. Находим математическое

ожидание:
Слайд 21

5. Находим дисперсию: Тогда

5. Находим дисперсию:

Тогда

Слайд 22

Случайная величина Х подчиняется закону распределения Найти величину a и функцию распределения. Пример 2

Случайная величина Х подчиняется
закону распределения

Найти величину a и функцию распределения.

Пример

2
Слайд 23

2. Функция распределения находится путем интегрирования плотности вероятности: 1. Для нахождения

2. Функция распределения находится путем интегрирования плотности вероятности:

1. Для нахождения

параметра a используем свойство плотности распределения:

Решение примера

Слайд 24

При 0

При 0

Слайд 25

Рассмотрим непрерывную случайную величину Х, возможные значения которой лежат в некотором

Рассмотрим непрерывную случайную величину Х, возможные значения которой лежат в некотором

интервале и равновероятны.
Плотность вероятности такой случайной величины будет иметь вид:

Где с - некоторая постоянная.

Равномерное распределение

Слайд 26

График плотности вероятности

График плотности вероятности

Слайд 27

Выразим параметр С через α и β. Для этого используем тот

Выразим параметр С через α и β. Для этого используем тот

факт, что интеграл от плотности вероятности по всей области должен быть равен 1:
Слайд 28

Плотность вероятности равномерно распределенной случайной величины

Плотность вероятности равномерно распределенной случайной величины

Слайд 29

Найдем функцию распределения:

Найдем функцию распределения:

Слайд 30

Функция распределения равномерно распределенной случайной величины

Функция распределения равномерно распределенной случайной величины

Слайд 31

График функции распределения

График функции распределения

Слайд 32

Вычислим математическое ожидание и дисперсию случайной величины, подчиняющейся равномерному распределению.

Вычислим математическое ожидание и дисперсию
случайной величины, подчиняющейся равномерному распределению.

Слайд 33

Слайд 34

Тогда среднеквадратичное отклонение будет иметь вид:

Тогда среднеквадратичное отклонение будет иметь вид:

Слайд 35

Пусть случайная величина Х равномерно распределена на участке [0;100]. Найти вероятности: Р(0 P(-10 Пример 3

Пусть случайная величина Х
равномерно распределена на
участке [0;100]. Найти вероятности:

Р(0P(-10

Пример 3

Слайд 36

Для нахождения искомых вероятностей используем формулу: Где F(α) и F(β) -

Для нахождения искомых вероятностей используем формулу:

Где F(α) и F(β) - функция

распределения на концах рассматриваемого интервала. Для равномерного распределения

На интервале от α доβ. Поэтому

Решение примера