Равномерное распределение случайных величин

Содержание

Слайд 2

Учебный вопрос №1 Равномерное распределение НСВ

Учебный вопрос №1
Равномерное распределение НСВ

Слайд 3

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 4

График плотности вероятности

График плотности вероятности

Слайд 5

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 6

Плотность вероятности равномерно распределенной случайной величины

Плотность вероятности равномерно распределенной случайной величины

Слайд 7

Найдем функцию распределения:

Найдем функцию распределения:

Слайд 8

Функция распределения равномерно распределенной случайной величины

Функция распределения равномерно распределенной случайной величины

Слайд 9

График функции распределения

График функции распределения

Слайд 10

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

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

Слайд 11

Слайд 12

Тогда среднеквадратичное отклонение будет иметь вид:

Тогда среднеквадратичное отклонение будет иметь вид:

Слайд 13

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 14

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

Слайд 15

Слайд 16

Учебный вопрос №2 Нормальное распределение НСВ

Учебный вопрос №2
Нормальное распределение НСВ

Слайд 17

Нормальный (гауссов) закон распределения Непрерывная случайная величина Х называется распределенной по

Нормальный (гауссов) закон распределения

Непрерывная случайная величина Х
называется распределенной
по нормальному

закону с параметрами
a, σ>0, если она имеет плотность
вероятности
Слайд 18

Кривая распределения имеет вид: Где

Кривая распределения имеет вид:

Где

Слайд 19

Выясним смысл параметров распределения Гаусса. Для этого вычислим характеристики этого распределения

Выясним смысл параметров распределения Гаусса. Для этого вычислим характеристики этого распределения

(математическое ожидание и дисперсию).

Делаем замену переменной:

Слайд 20

Разбиваем на сумму двух интегралов: Второй интеграл представляет собой интеграл Пуассона:

Разбиваем на сумму двух интегралов:

Второй интеграл представляет собой интеграл Пуассона:

Слайд 21

В первом интеграле вносим t под знак дифференциала: Таким образом, параметр

В первом интеграле вносим t под знак дифференциала:

Таким образом, параметр a

представляет собой математическое ожидание случайной величины.
Теперь найдем дисперсию:

Делаем замену переменной:

Слайд 22

Этот интеграл берем по частям:

Этот интеграл берем по частям:

Слайд 23

Первое слагаемое в скобках равно 0, так как экспонента в минус

Первое слагаемое в скобках равно 0, так как экспонента в минус

бесконечной степени будет стремиться к нулю быстрее, чем возрастает любая степень t.

Этот интеграл представляет собой интеграл Пуассона:

Тогда параметр σ представляет собой среднеквадратичное отклонение.

Слайд 24

Если изменять параметр a , кривая распределения будет смещаться вдоль оси

Если изменять параметр a ,
кривая распределения будет
смещаться вдоль оси


абсцисс, не изменяя при этом
своей формы.
Слайд 25

Слайд 26

Параметр σ характеризует не положение, а саму форму кривой распределения. При

Параметр σ характеризует
не положение, а саму форму
кривой распределения.
При

его увеличении кривая
распределения становится более
плоской, и наоборот.
Слайд 27

σ1

σ1< σ2< σ3

Слайд 28

То, что случайная величина Х распределена по нормальному закону с параметрами

То, что случайная величина Х распределена по нормальному закону с параметрами

a, σ>0 , обозначается

При вычислении вероятностей такая случайная величина сводится к случайной величине

Слайд 29

Найдем функцию распределения случайной величины Х . Сделаем замену переменной:

Найдем функцию распределения случайной величины Х .

Сделаем замену переменной:

Слайд 30

Последний интеграл не выражается через элементарные функции, но его можно вычислить

Последний интеграл не выражается через элементарные функции, но его можно вычислить

через специальную функцию (так называемый интеграл вероятностей):

Эта функция представляет собой функцию распределения нормальной случайной величины с параметрами a=0, σ=1.

Слайд 31

Функция Ф*(х) называется нормальной функцией распределения. Ее значения приведены в таблицах.

Функция Ф*(х) называется нормальной функцией распределения.
Ее значения приведены в таблицах.
Но большее

распространение имеет функция Лапласа

Так как

То

Слайд 32

ВЕРОЯТНОСТЬ ПОПАДАНИЯ СВ НА ЗАДАННЫЙ УЧАСТОК

ВЕРОЯТНОСТЬ ПОПАДАНИЯ СВ НА ЗАДАННЫЙ УЧАСТОК

Слайд 33

Значения функции Лапласа также находятся по таблице. Функция Лапласа является нечетной. Ее график имеет вид:

Значения функции Лапласа также находятся по таблице.
Функция Лапласа является нечетной.

Ее график имеет вид:
Слайд 34

Пусть Х - нормально распределенная случайная величина с параметрами a, σ. Тогда ПРАВИЛО ТРЕХ СИГМ

Пусть Х - нормально распределенная
случайная величина с параметрами
a, σ.

Тогда

ПРАВИЛО ТРЕХ СИГМ

Слайд 35

Действительно,

Действительно,

Слайд 36

Пусть случайная величина Х - рост наугад выбранного студента подчиняется нормальному

Пусть случайная величина Х - рост
наугад выбранного студента
подчиняется нормальному


распределению с параметром a=174 см.
Определить приближенно
параметр σ, полагая, что практически
все студенты имеют рост в
пределах от 156 до
192 см и найти вероятности р(Х>180),
p(X<190), p(160

ПРИМЕР

Слайд 37

Сначала определим параметр σ. Используем правило «3 сигм». Параметр a=174 см

Сначала определим параметр σ. Используем правило «3 сигм». Параметр a=174

см определяет средний рост студентов.

Причем 174-3σ=156, 174+ 3σ=192.
Отсюда σ=6.
Таким образом,

РЕШЕНИЕ.

Слайд 38

Слайд 39

Слайд 40

Учебный вопрос №3 Показателное распределение НСВ

Учебный вопрос №3
Показателное распределение НСВ

Слайд 41

Пусть непрерывная случайная величина Х задана функцией распределения Показательное распределение ФУНКЦИЯ

Пусть непрерывная случайная величина Х задана функцией распределения

Показательное распределение

ФУНКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СВ, РАСПРЕДЕЛЕННОЙ

ПО ПОКАЗАТЕЛЬНОМУ ЗАКОНУ
Слайд 42

График функции распределения имеет вид:

График функции распределения имеет вид:

Слайд 43

Найдем плотность вероятности этой случайной величины. Плотность вероятности находится как производная

Найдем плотность вероятности этой случайной величины.
Плотность вероятности находится как производная от

функции распределения:

ПЛОТНОСТЬ ВЕРОЯТНОСТИ СВ, РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПО ПОКАЗАТЕЛЬНОМУ ЗАКОНУ

Слайд 44

Кривая распределения имеет вид:

Кривая распределения имеет вид:

Слайд 45

Найдем математическое ожидание и дисперсию случайной величины, распределенной по показательному закону.

Найдем математическое ожидание и дисперсию случайной величины, распределенной по показательному закону.

Вынесем

константы за знак интеграла и перейдем от несобственного интеграла к определенному, стоящему под знаком предела:
Слайд 46

Полученный определенный интеграл будем брать по частям:

Полученный определенный интеграл будем брать по частям:

Слайд 47

Первые два слагаемых в пределе равны 0, т.к. экспонента в минус

Первые два слагаемых в пределе равны 0, т.к. экспонента в минус

бесконечной степени стремиться к 0.
Теперь найдем дисперсию.
Слайд 48

Как и в предыдущем случае, переходим к пределу определенного интеграла: Берем интеграл по частям:

Как и в предыдущем случае, переходим к пределу определенного интеграла:

Берем интеграл

по частям:
Слайд 49

Полученный интеграл еще раз берем по частям: Полученный интеграл табличный:

Полученный интеграл еще раз берем по частям:

Полученный интеграл табличный: