Слайд 1Теория вероятностей
Случайные величины
Слайд 2Схема Бернулли
Рассмотрим последовательность n независимых однородных испытаний (экспериментов).
Испытания считаем независимыми,
если результат испытания не зависит от номера испытания и от
того, что произошло до этого испытания.
Однородными испытаниями считаем такие, которые проводятся в одинаковых условиях.
Пусть в каждом испытании событие А может произойти с вероятностью р
Слайд 3Формула Бернулли
Вероятность того, что при n испытаниях
событие А наступит
к-раз:
Слайд 4Схема Бернулли
Пример.
Вероятность того, что образец бетона при испытании выдержит нормативную
нагрузку, равна 0,9.
Найти вероятность того, что из 7 образцов 5
выдержат испытания.
Решение.
По формуле Бернулли
Слайд 5Схема Бернулли
Асимптотические формулы.
1. Формула Пуассона.
Пусть число испытаний n - велико
( n→∞ )
Вероятность р события А – мала (
р→0 )
Причем
Тогда при любом фиксированном к
Закон редких событий
Слайд 6Схема Бернулли
Пример 1 .
Известно, что при транспортировке 2,5% декоративной плитки
повреждается. Определить вероятность того, что в партии из 200 плиток
оказалось поврежденными:
а) ровно 4 плитки; б) не более 6 плиток.
Решение.
Вероятность того, что плитка окажется поврежденной,
р=0.025 – мала, число испытаний n=200 –велико, причем np=5<10.
По формуле Пуассона:
а) б)
Слайд 7Схема Бернулли
2. Локальная теорема Муавра-Лапласа.
Пусть число испытаний n – велико
(n→∞)
Вероятность р события А – не очень мала ( 0
)
(р не близко к 0 и к 1)
Тогда при любом фиксированном к
Слайд 8Схема Бернулли
3. Интегральная теорема Муавра-Лапласа.
Пусть число испытаний n – велико
(n→∞)
Вероятность р события А – не очень мала ( 0
)
(р не близко к 0 и к 1)
Тогда вероятность того, что событие А наступит
не менее к-раз и не более m-раз,
приближенно равна
Слайд 9Схема Бернулли
Пример 2 .
Завод изготавливает 80% высоконапорных железобетонных труб первого
сорта.
Определить вероятность того, что из 100 труб 75 будет первого
сорта.
Решение.
n =100 – велико, р=0,8 –не близко к 0 и к 1.
По локальной теореме Муавра –Лапласа:
Слайд 10Схема Бернулли
Пример 3 .
Вероятность поражения цели при одном выстреле равна
0,8.
Производится 100 выстрелов.
Норматив считается выполненным, если цель будет поражена не
менее 75 раз.
Определить вероятность выполнения норматива.
Решение.
По интегральной теореме Муавра-Лапласа:
Слайд 11Случайная величина
Определение.
Случайной величиной называется числовая величина (числовая функция), значение которой
может меняться в зависимости от результата стохастического эксперимента.
Обозначения:
Пример 1.
1. Число
вызовов, поступивших от абонентов на телефонную станцию в течение определенного промежутка времени, является случайным и принимает те или иные значения в зависимости от случайных обстоятельств.
Слайд 12Случайная величина
Пример 2.
Рассмотрим схему Бернулли:
последовательность n независимых однородных испытаний,
событие А
– случайное событие, которое может наступить при каждом испытании.
, если при i-ом испытании событие А наступило, и
, если оно не наступило.
Случайная величина
- число наступлений события А в схеме Бернулли.
Слайд 14Случайная величина
Дискретная случайная величина – такая случайная величина, которая может
принимать конечное или счетное множество значений.
Значения непрерывной случайной величины –принадлежат
интервалу (конечному или бесконечному).
Слайд 15Случайная величина
Пример 3. Рассмотрим схему Бернулли:
последовательность n независимых однородных испытаний,
А – случайное событие, которое может наступить при каждом испытании.
Пусть
Х – число наступлений события А.
Х={ 0,1,2,…,п } – дискретная случайная величина.
Пример 4.
Проводятся независимые однородные испытания до первого появления события А.
Пусть ξ – функция, равная числу испытаний, проведенных до первого появления события А.
ξ={0,1,2,3,…} –дискретная случайная величина.
Обзор
Слайд 16Случайная величина
Пример 5.
Случайным образом бросают точку на отрезок [ а,в
].
Х – координата точки попадания.
Х є [ а,в] – непрерывная
случайная величина.
Пример 6.
Время работы прибора без поломки μ – непрерывная случайная величина.
μ є ( 0, ∞ )
Слайд 17Способы задания случайной величины
Функция распределения и ее свойства.
Определение.
Функция
, равная вероятности того, что
случайная величина примет значение меньше х, называется функцией распределения:
Свойства.
1. Область определения F(x): х є (-∞, ∞).
2. Область значений : 0 ≤ F(x) ≤ 1.
3. Функция F(x) – неубывающая:
4.
5. Вероятность попадания в интервал (а,в):
Слайд 18Закон распределения дискретной случайной величины
Определение.
Закон распределения дискретной случайной величины –
это соответствие между возможными значениями и вероятностями, с которыми эти
значения принимает случайная величина.
Способы задания:
Таблично Графически
Аналитически
Слайд 19Закон распределения дискретной случайной величины
Примеры.
1. Биномиальный закон ( в схеме
Бернулли):
2. Равномерное распределение ( в классической схеме):
3. Распределение Пуассона:
Слайд 20Дискретная случайная величина
Основное свойство
закона распределения:
Функция распределения –
кусочно-
непрерывная функция.
График функции
распределения –
ступенчатая фигура.
Слайд 21Непрерывная случайная величина
Определение.
Случайная величина ξ называется непрерывной, если ее функция
распределения F(x)- непрерывная при всех х и имеет почти всюду
производную F'(x)=f(x).
В этом случае функция f(x) называется плотностью распределения вероятности.
Замечания. В некоторых учебниках такие случайные величины называют абсолютно непрерывными.
Если F(x)- непрерывная и не дифференцируемая функция, то в этом случае случайную величину называют сингулярной.
Слайд 22 Свойства плотности распределения
1.
2.
3.
4.
Слайд 23Непрерывная случайная величина
Пример.
Случайным образом бросают точку на отрезок [
0,1 ].
ξ– координата точки попадания.
Найти функцию распределения F(x) и плотность
f(x).
Решение.
Из определения:
Обзор
Слайд 24Непрерывная случайная величина
1
1
0
Слайд 25Числовые характеристики
случайных величин
Математическое ожидание.
Определение.
Математическим ожиданием
дискретной случайной величины ξ
называется
число, равное
Слайд 26Числовые характеристики
случайных величин
Математическим ожиданием непрерывной случайной величины ξ называется
число, равное
Слайд 27Числовые характеристики
случайных величин
Свойства математического ожидания.
1.
2.
3.
4.
Слайд 28Числовые характеристики
случайных величин
Пример 1.
Случайным образом бросают точку на
отрезок [ 0,1 ].
ξ– координата точки попадания.
Найти математическое ожидание
Решение.
Из определения:
Слайд 29Числовые характеристики
случайных величин
Дисперсия случайной величины.
Определение.
Дисперсией случайной величины ξ называется
математическое
ожидание квадрата отклонения
случайной величины от ее
математического ожидания:
Слайд 30Числовые характеристики
случайных величин
Свойства дисперсии.
1.
2.
3.
4. Следствие.
Слайд 31Числовые характеристики
случайных величин
Доказательство.
Слайд 32Числовые характеристики
случайных величин
Среднеквадратическое отклонение случайной величины.
Определение.
Среднеквадратическим отклонением
случайной величины
ξ называется число
Свойства.
1.
2.
Слайд 33Числовые характеристики
случайных величин
Пример 2.
Случайным образом бросают точку на
отрезок [ 0,1 ].
ξ– координата точки попадания.
Найти дисперсию и
среднеквадратическое
отклонение.
Решение.
Из формулы:
Слайд 36Биномиальное распределение
ξ=(число «успехов» при n испытаниях в схеме Бернулли).
Закон распределения:
Пример
Слайд 37Распределение Пуассона
ξ=(0,1,2,…,n,…)
Закон распределения:
Слайд 38Геометрическое распределение
ξ=(0,1,2,…,n,…)
Закон распределения:
Пример
Слайд 39Равномерное распределение
Плотность распределения:
Функция распределения:
1
b
b
a
a
Пример
Слайд 40Показательное распределение
Плотность распределения:
Функция распределения:
0
1
0
Слайд 41Нормальное распределение
Определение.
Непрерывная случайная величина ξ
имеет нормальное распределение
с параметрами a и
σ,
если плотность распределения
Вероятностный смысл параметров:
Слайд 42Нормальное распределение
График плотности распределения.
Нормированное распределение.
Кривая Гаусса
х
Слайд 43Нормальное распределение
Функция распределения.
Слайд 44Нормальное распределение
Вероятность попадания в интервал.
Следствие:
(вероятность отклонения ξ от а
не более чем на ε)
Слайд 45Нормальное распределение
Правило «3σ».
Практически достоверно, что
Слайд 46Нормальное распределение
Пример.
Отклонение длины изготавливаемой детали от стандарта
- случайная величина, распределенная
по нормальному закону.
Если стандартная длина – 40 см, а среднеквадратическое
отклонение – 0,4 см, то какое отклонение длины изделия от стандарта можно ожидать с вероятностью 0,8 ?
Решение.