Элементы теории случайных процессов

Содержание

Слайд 2

Случайные сигналы в ОЭС Случайность появляется всегда для систем с бесконечным

Случайные сигналы в ОЭС

Случайность появляется всегда для систем с бесконечным числом

свободы – атомарное строение вещества

Световое поле любого реального источника есть статистический сигнал – частичная когерентность
Фоны имеют сложную структуру случайно изменяющуюся по пространству и времени:
Волнений водной поверхности
Изменение прозрачности атмосферы
Природные фоны: лес, поля, горы – изменяются от места к месту по вероятностному закону
Шумы приемной аппаратуры

Слайд 3

Задачи с равновероятными исходами Системы с бесконечным числом исходов Основные понятия

Задачи с равновероятными исходами

Системы с бесконечным числом исходов

Основные понятия теории вероятности

– анализ азартных игр – задачи с равновероятными исходами:

Вероятность орел – решка: P(о)= P(р)=1/2;
Грань игральной кости: P(г)=1/6;
Карта из колоды: P(к) =1/32;
В случае равновероятных исходов вероятность события A:

В такой системе возможны и более сложные ситуации – вероятность двух тузов в прикупе:

Общее определение вероятности по Laplace (Pierre-Simon, 1749–1827) для систем с равновероятными исходами:

Слайд 4

Геометрическая вероятность Что такое предел экспериментальной величины с точки зрения математической

Геометрическая вероятность

Что такое предел экспериментальной величины с точки зрения математической теории?

Hall

A. On an experimental determinition of π. – Messeng. Math., 1873, V2. P.113:

S(A)

Определим некоторую меру события, которая пропорцианальна площади:

Частотное определение вероятности Mises Richard (1883, Львов - 1953, Бостон):

Слайд 5

Вероятностное пространство Хорошо для математики, но неясна связь с физикой -

Вероятностное пространство

Хорошо для математики, но неясна связь с физикой - частотой

события

Задано пространство Ω элементарных событий (исходов) ω: ω ∈Ω;
Событие A является множеством ω и подмножеством Ω – существует набор правил, по которым из элементов ω можно образовывать систему подмножеств – алгебра ;
Введена мера множества события A, удовлетворяющая правилам:
1 ≥ P(A)≥0: P(Ω)=1, P()=0

Слайд 6

Случайная величина что позволяет не разделять непрерывную и дискретную случайные величины

Случайная величина

что позволяет не разделять непрерывную и дискретную случайные величины

Случайная величина:

функция ξ= ξ(ω), ω ∈Ω на заданном вероятностном пространстве (Ω, ,P);
Случайная величина сама является случайным событием на вероятностном пространстве (X, ,Pξ) – непосредственно заданная случайная величина;
Алгебра  есть система интервалов на некотором сегменте X;
Pξ(B)= P(ξ ∈B);
Случайная величина может быть:
Слайд 7

Моменты случайной величины Моменты позволяют оценить не саму величину, а ее

Моменты случайной величины

Моменты позволяют оценить не саму величину, а ее распределение

Центральные

моменты случайной величины:

- математическое ожидание (среднее)

Важнейшей из которых является дисперсия:

Слайд 8

Неравенство Чебышева Экспериментальное определение (измерение) математического ожидания

Неравенство Чебышева

Экспериментальное определение (измерение) математического ожидания

Слайд 9

Закон больших чисел в форме Bernoulli Закон больших чисел является мостиком,

Закон больших чисел в форме Bernoulli

Закон больших чисел является мостиком, соединяющим

математическую теорию с физическим содержанием

Bernoulli Jacob (1654 - 1705):
ξi – индикатор события A:

Слайд 10

Случайные функции Можно ввести и вероятность Pξ (t,ω), но она не

Случайные функции

Можно ввести и вероятность Pξ (t,ω), но она не будет характеризовать

процесс

ξ(t)= ξ(t,ω), ω ∈Ω на заданном вероятностном пространстве (Ω, ,P), t ∈T

t – одномерная величина (время) – случайный процесс;
t – многомерная величина (радиус-вектор r) – случайное поле
ξ= ξ(t,ω0) – реализация случайного процесса – осциллограмма тока или напряжения
ξ= ξ(t0,ω) – случайная величина, для которой можно ввести Mξ(t), Dξ(t) – функции параметра t