Презентация случайная величина ее функция распределения. Дискретные случайные величины. Свойства функции распределения случайной величины X

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Предположим, что производится n независимых испытаний, в результате каждого из которых может наступить или не наступить событие A. Пусть вероятность наступления события A при каждом испытании равна p. Рассмотрим случайную величину - число наступлений события A при n независимых испытаниях. Область изменения состоит из всех целых чисел от 0 до n включительно. Закон распределения вероятностей р(m) определяется формулой Бернулли (13"): Предположим, что производится n независимых испытаний, в результате каждого из которых может наступить или не наступить событие A. Пусть вероятность наступления события A при каждом испытании равна p. Рассмотрим случайную величину - число наступлений события A при n независимых испытаниях. Область изменения состоит из всех целых чисел от 0 до n включительно. Закон распределения вероятностей р(m) определяется формулой Бернулли (13"):

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Вероятности p(xi) вычислены по формуле Бернулли при n=10. Для x>6 они практически равны нулю. График функции p(x) изображен на рис. 3. Вероятности p(xi) вычислены по формуле Бернулли при n=10. Для x>6 они практически равны нулю. График функции p(x) изображен на рис. 3.

Контрольные вопросы1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Что называют случайной величиной?
Какие виды случайных величин вы знаете?
Что называют дискретной случайной
величиной?
Что называют законом распределения
случайной величины?
Как можно задать закон распределения
случайной величины?
Как можно задать закон распределения ДСВ?
Назовите основные числовые характеристики
ДСВ, и запишите формулы для их вычисления.

1. Виды случайных величин

Одним из важнейших понятий в
теории
вероятностей
является
понятие случайной величины.
Величина называется случайной,
если в результате опыта она может
принимать
любые
заранее
неизвестные значения.

Случайные величины

Дискретные случайные величины
ДСВ
Непрерывные случайные величины
НСВ

Дискретная
случайная
величина
(ДСВ)

это
случайная величина, которая
принимает
отдельное
изолированное,
счетное
множество значений.
Пример. Число посетителей
поликлиники в течение дня.

Непрерывная
случайная
величина
(НСВ)

это
случайная
величина,
принимающая любые значения
из некоторого промежутка.
Пример.
Масса
наугад
выбранной таблетки некоторого
препарата.

Случайные величины обозначают
заглавными буквами латинского
алфавита: X, Y, Z и т.д.,
а их значения – соответствующими
строчными буквами: x, y, z и т. д.

Пример.
Если
случайная
величина X имеет три возможных
значения, то они могут быть
обозначены так: x1, x2, x3.
X: x1, x2, x3.

2. Распределение дискретной случайной величины

Законом распределения ДСВ
называют
соответствие
между
возможными
значениями
и
их
вероятностями.
Закон
распределения
можно
представить
в
виде
таблицы,
формулы, графически.

При табличном задании закона
распределения ДСВ первая строка
таблицы
содержит
возможные
значения, а вторая – их вероятности:
X
x1
x2

xn
P
p1
p2

pn

Приняв во внимание, что в одном
испытании СВ принимает одно и только
одно возможное значение, получаем, что
события
X=x1 , X=x2 ,…, X=xn образуют полную
группу, следовательно сумма вероятностей
этих событий, то есть сумма вероятностей
второй строки таблицы, равна единице:
p1+p2+…+pn=1.

p
p2
p1
pn
0
x1
x2


xn
x
Для
наглядности
закон распределения
ДСВ можно изобразить
графически, для чего
в
прямоугольной
системе
координат
строят
точки
с
координатами (xi ;pi),
а затем соединяют их
отрезками прямых.
Полученную
фигуру
называют
многоугольником
распределения.

3. Функция распределения

Функцией распределения случайной
величины X называется функция
действительной
переменной
x,
определяемая равенством F(x)=P(X Ее также называют интегральной
функцией распределения ДСВ и НСВ.

Так как до значения x1 случайная величина X
не встречалась, то и вероятность события X< x1
равна нулю.
Для всех значений x1 события X x1, т. е. p1.
Но при x>x2 СВ уже может принимать два
возможных значения x1 и x2 , поэтому
вероятность события X равна сумме вероятностей p1+p2 и т.д.

Если дискретные значения случайной
величины x1, x2 , … ,xn расположены в
порядке возрастания, то каждому значению
xi этих величин ставится в соответствие
сумма вероятностей всех предыдущих
значений и вероятности pi:
x1
x2
x3

xn
p1 p1+ p2 p1+ p2 + p3 … p1+ p2 + p3+ … + pn

0,
p
1
F x p1 p2
...
1
при
x x1 ;
при
x1 x x2 ;
при
x2 x x3 ;
...
...
при
x xn .

Нанося на график возможные
значения ДСВ X и соответствующие
суммы
вероятностей,
получаем
ступенчатую фигуру, которая и
является
графиком
функции
распределения вероятностей.

y
p1+p2+…+pn
...
p1+p2
p1
0
x1
x2

xn
x

Свойства функции распределения случайной величины X

1)0 F x 1;
2) x1 x2 F x1 F x2

4. Числовые характеристики дискретных случайных величин

1). Математическое ожидание и его свойства

Математическим ожиданием ДСВ X называется
сумма произведений всех ее значений на
соответствующие вероятности.
n
M X x1 p1 x2 p2 ... xn pn xi pi
i 1

Вероятностный смысл математического ожидания:

Математическое ожидание приближенно
равно
среднему
арифметическому
наблюдаемых
значений
случайной
величины. (На числовой оси возможные
значения расположены слева и справа от
математического
ожидания,
т.
е.
математическое
ожидание
больше
наименьшего
и
меньше
наибольшего
возможных значений).

Свойства математического ожидания

1.
Математическое
ожидание
постоянной
величины равно самой постоянной
M C C
2. Постоянный множитель можно выносить за
знак математического ожидания
M CX C M X

3. Математическое ожидание суммы
конечного числа случайных величин равно
сумме их математических ожиданий
M X Y M X M Y

4.
Математическое
ожидание
произведения конечного числа независимых
случайных величин равно произведению их
математических ожиданий.
(Две случайные величины называются
независимыми, если закон распределения
одной из них не зависит от того, какие
возможные
значения
приняла
другая
величина)
M X Y M X M Y

2). Дисперсия и ее свойства

Дисперсией (рассеянием) ДСВ
называется математическое ожидание
квадрата
отклонения
СВ
от
ее
математического ожидания
D X M X M X
2

Свойства дисперсии:

1. Дисперсия постоянной величины равна
нулю
D C 0

2. Постоянный множитель можно
выносить
за
знак
дисперсии,
возводя его в квадрат
D CX C D X
2

3. Дисперсия суммы конечного числа
независимых СВ равна сумме их
дисперсий
D X Y D X D Y

Теорема. Дисперсия ДСВ равна разности
между математическим ожиданием квадрата
ДСВ X и квадратом ее математического
ожидания
D X M X M X
2
2

3). Среднее квадратическое отклонение

Средним квадратическим отклонением
случайной
величины
X
называется
арифметическое
значение
корня
квадратного из ее дисперсии
X D X

Пример. Вычислить математическое ожидание, дисперсию, среднее квадратическое отклонение дискретной случайной величины X,

определяемой как количество студентов в
наугад
выбранной
группе,
используя
следующие данные:
X
8
9
10
11
12
P
0,2
0,1
0,3
0,2
0,2

M X 8 0,2 9 0,1 10 0,3 11 0,2 12 0,2
1,6 0,9 3 2,2 2,4 10,1;

D X 8 0,2 9 0,1 10 0,3
2
2
2
11 0,2 12 0,2 10,1
2
2
103,9 102,01 1,89;
X 1,89 1,37.
2

Замечание. Математическое ожидание и дисперсия числа появлений события в независимых испытаниях

Если вероятность появления события А в
каждом испытании не зависит от исходов других
испытаний, то такие испытания являются
независимыми.
Пусть
эти
вероятности
одинаковы и равны p.
Тогда вероятность не наступления события А
в испытании
q=1-p.

Теорема.
Математическое
ожидание числа появлений события А
в
независимых испытаниях равно
произведению числа испытаний на
вероятность появления события А в
каждом испытании:
M X n p

Теорема. Дисперсия числа появлений
события А в независимых испытаниях
равна произведению числа испытаний
на вероятности появления и не
появления
события
А
в
одном
испытании:
D X n p q

Пример. В пяти аптеках проверяется
годовой
баланс.
Вероятность
правильного оформления баланса в
каждой аптеке равна 0,7. Найти
математическое
ожидание
и
дисперсию правильно оформленных
балансов.
Решение.
По условию n=5; p=0,7;
q=1-0,7=0,3.


Дискретные случайные величины Рассмотрим случайную величину * , возможные значения которой образуют конечную или бесконечную последовательность чисел x1, x2, ..., xn, ... . Пусть задана функция p(x), значение которой в каждой точке x=xi (i=1,2, ...) равно вероятности того, что величина примет значение xi


Такая случайная величина называется дискретной (прерывной). Функция р(х) называется законом распределения вероятностей случайной величины, или кратко, законом распределения. Эта функция определена в точках последовательности x1, x2, ..., xn, ... . Так как в каждом из испытаний случайная величина принимает всегда какое-либо значение из области ее изменения, то Такая случайная величина называется дискретной (прерывной). Функция р(х) называется законом распределения вероятностей случайной величины, или кратко, законом распределения. Эта функция определена в точках последовательности x1, x2, ..., xn, ... . Так как в каждом из испытаний случайная величина принимает всегда какое-либо значение из области ее изменения, то


Пример 1. Случайная величина - число очков, выпадающих при однократном бросании игральной кости. Возможные значения - числа 1, 2, 3, 4, 5 и 6. При этом вероятность того, что примет любое из этих значений, одна и та же и равна 1/6. Какой будет закон распределения? (Решение) Пример 1. Случайная величина - число очков, выпадающих при однократном бросании игральной кости. Возможные значения - числа 1, 2, 3, 4, 5 и 6. При этом вероятность того, что примет любое из этих значений, одна и та же и равна 1/6. Какой будет закон распределения? (Решение) Пример 2. Пусть случайная величина - число наступления события A при одном испытании, причем P(A)=p. Множество возможных значений состоит из 2-х чисел 0 и 1: =0, если событие A не произошло, и =1, если событие A произошло. Таким образом,


Закон распределения вероятностей по формуле Бернулли часто называют биномиальным, так как Pn(m) представляет собой m-й член разложения бинома. Закон распределения вероятностей по формуле Бернулли часто называют биномиальным, так как Pn(m) представляет собой m-й член разложения бинома. Пусть случайная величина может принимать любое целое неотрицательное значение, причем


Пример 3. На завод прибыла партия деталей в количестве 1000 шт. Вероятность того, что деталь окажется бракованной, равна 0,001. Какова вероятность того, что среди прибывших деталей будет 5 бракованных? (Решение) Пример 3. На завод прибыла партия деталей в количестве 1000 шт. Вероятность того, что деталь окажется бракованной, равна 0,001. Какова вероятность того, что среди прибывших деталей будет 5 бракованных? (Решение) Распределение Пуассона часто встречается и в других задачах. Так, например, если телефонистка в среднем за один час получает N вызовов, то, как можно показать, вероятность Р(k) того, что в течение одной минуты она получит k вызовов, выражается формулой Пуассона, если положить


Если возможные значения случайной величины образуют конечную последовательность x1, x2, ..., xn, то закон распределения вероятностей случайной величины задают в виде следующей таблицы, в которой Если возможные значения случайной величины образуют конечную последовательность x1, x2, ..., xn, то закон распределения вероятностей случайной величины задают в виде следующей таблицы, в которой


По горизонтальной оси будем откладывать возможные значения случайной величины По горизонтальной оси будем откладывать возможные значения случайной величины, а по вертикальной оси - значения функции. График функции р(х) изображен на рис. 2. Если соединить точки этого графика прямолинейными отрезками, то получится фигура, которая называется многоугольником распределения.


Вероятности p(xi) вычислены по формуле Бернулли при n=10. Для x>6 они практически равны нулю. График функции p(x) изображен на рис. 3. Вероятности p(xi) вычислены по формуле Бернулли при n=10. Для x>6 они практически равны нулю. График функции p(x) изображен на рис. 3.

Работа может использоваться для проведения уроков и докладов по предмету "Математика"

Готовые презентации по математике используют в качестве наглядных пособий, которые позволяют учителю или родителю продемонстрировать изучаемую тему из учебника с помощью слайдов и таблиц, показать примеры по решению задач и уравнений, а также проверить знания. В данном разделе сайта можно найти и скачать множество готовых презентаций по математике для учащихся 1,2,3,4,5,6 класса, а также презентации по высшей математике для студентов ВУЗов.

«Основы математической статистики» - Числовое значение величины – кол-во успехов в серии испытаний. Некоторые определения. Основы теории проверки статистических гипотез. Ошибки при проверке статистических гипотез. В серии из n испытаний должно одновременно произойти k успехов и n-k - «неуспехов». Какова вероятность из выбранной наугад корзины выбрать белый шар?

«Основные статистические характеристики» - Медиана. Мода ряда. Размах ряда. Размах. Медиана ряда. Среднее арифметическое ряда чисел. Петроний. Найдите среднее арифметическое. Школьные тетради. Основные статистические характеристики. Статистика.

«Статистическое исследование» - Впервые термин «статистика» мы находим в художественной литературе. Относительная частота события. Размах – это разность наибольшего и наименьшего значений ряда данных. Статистика - это прежде всего способ мышления. Гипотеза. Основные статистические характеристики. Нужна ли тебе помощь при выполнении домашнего задания по математике.

«Теория вероятности и статистика» - Теорема Чебышева. Случайная величина. Проверка гипотезы о числовом значении вероятности. Поток событий. Многомерная случайная величина. Относительная частота. Зависимые случайные величины. Проверка гипотезы о значимости выборочного коэффициента. Статистический смысл математического ожидания. Случайный эксперимент.

«Элементы математической статистики» - Детали изготавливаются на разных станках. Доверительный интервал для неизвестной дисперсии. Статистические оценки. Интервальные оценки. Способы отбора. Генеральная совокупность. Корреляционный момент. Проверка статистических гипотез. Расчет доверительных интервалов при неизвестной дисперсии. Сравнение двух дисперсий.

«Вероятность и математическая статистика» - Описательная статистика. Белые и красные розы. Урезанное среднее. Оцените возможность наступления событий. Диаграммы рассеивания. Изображения диаграмм. Рассмотрим события. Шифр для сейфа. Плюшка. Точность полученных значений. Комбинаторные задачи. В алфавите племени Уауа имеются только две буквы. Отметки по математике.

Всего в теме 17 презентаций




Дискретные случайные величины Случайные величины, принимающие только отделенные друг от друга значения, которые заранее можно перечислить Примеры: - число выпадений орла при трех бросках монеты; - число попаданий в мишень при 10 выстрелах; - число вызовов, поступивших на станцию скорой помощи за сутки.




Законом распределения случайной величины называется всякое соотношение, устанавливающее связь между возможными значениями случайной величины и соответствующими им вероятностями. Закон распределения случайной величины может задаваться в виде: таблицы графика формулы (аналитически).




Расчет вероятности реализации определенных значений случайного числа Число выпадений орла равно 0 – события: РР – вероятность 0,5 *0,5 =0, 25 Число выпадений орла равно 1 – события: Р0 или ОР – вероятность 0,5 *0,5 + 0,5*0,5 = 0,5 Число выпадений орла равно 2 – события: 00 – вероятность 0,5 *0,5 = 0,25 Сумма вероятностей: 0,25 + 0,50 + 0,25 = 1




Вычисление значений ряда распределений случайного числа Задача. Стрелок производит 3 выстрела по мишени. Вероятность попадания в мишень при каждом выстреле равна 0,4.За каждое попадание стрелку начисляется 5 очков. Построить ряд распределения числа выбитых очков. Вероятность событий: биномиальное распределение Обозначение события: попал – 1, не попал - 0 Полная группа событий: 000, 100, 010, 001, 110, 101, 011, 111 k = 0, 1, 2, 3


Ряд распределения случайного числа выбитых очков события число очков вероятность события0,2160,4320,2880,064


Операции сложения и умножения случайных величин Суммой двух случайных величин X и Y называется случайная величина, которая получается в результате сложения всех значений случайной величины X и всех значений случайной величины Y, соответствующие вероятности перемножаются X01 p0,20,70,1 Y123 p0,30,50,2


Операции сложения случайных величин Z = = =2 0+1 =1 0+2 =2 0+3 =3 1+1 =2 1+2 =3 1+3 =4 p 0,060,10,040,210,350,140,030,050,02 Z01234 p0,060,310,420,190,02


Операции умножения случайных величин Произведением двух случайных величин X и Y называется случайная величина, которая получается в результате перемножения всех значений случайной величины X и всех значений случайной величины Y, соответствующие вероятности перемножаются X01 p0,20,70,1 Y123 p0,30,50,2








Свойства функции распределения F(X) 0 F(x) 1 F(X)- неубывающая функция Вероятность попадания случайной величины X в интервал (a,b) равна разности значений функции распределения в правом и левом концах интервала: P(a X


Основные характеристики дискретных случайных величин Математическое ожидание (среднее значение) случайной величины равно сумме произведений значений, принимаемых этой величиной, на соответствующие им вероятности: М(x)=x 1 Р 1 + x 2 Р x n P n =




Xixi PiPi x i P i (x i – M) 2 (x i – M) 2 P i 2 0,1 0,2 (2-3,6) 2 = 2,560,256 30,30,9 (3-3,6) 2 = 0,360,108 40,52 (4-3,6) 2 = 0,160,08 50,10,50,5 (5-3,6) 2 = 1,960,196 ПРИМЕР: Рассчитать основные числовые характеристики для числа заказов препарата, поступивших за 1 час M(x)=3,6 D(x)=0,64
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА: Основная литература: Ганичева А.В., Козлов В.П. Математика для психологов. М.: Аспект-пресс, 2005, с Павлушков И.В. Основы высшей математики и математической статистики. М., ГЭОТАР-Медиа, Журбенко Л. Математика в примерах и задачах. М.: Инфра-М, Учебно–методические пособия: Шапиро Л.А., Шилина Н.Г. Руководство к практическим занятиям по медицинской и биологической статистике Красноярск: ООО «Поликом». – 2003.

Поделиться