Òàêèì îáðàçîì, çàêîí ðàñïðåäåëåíèÿ ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ áèíîìèíàëüíûì.
![]()
˜
Ïðèìåð 19. Íàéòè äèñïåðñèþ äèñêðåòíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû ![]()
– ÷èñëà ïîÿâëåíèé ñîáûòèÿ
â äâóõ íåçàâèñèìûõ èñïûòàíèÿõ, åñëè âåðîÿòíîñòè ïîÿâëåíèÿ ýòîãî ñîáûòèÿ â êàæäîì èñïûòàíèè ðàâíû è èçâåñòíî, ÷òî
.
❍ Òàê êàê ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà
ðàñïðåäåëåíà ïî áèíîìèíàëüíîìó çàêîíó, òî
![]()
˜
Ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ
Âî âñåõ ðàññìîòðåííûõ âûøå ñëó÷àÿõ ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà îïðåäåëÿëàñü ïóòåì çàäàíèÿ çíà÷åíèé ñàìîé âåëè÷èíû è âåðîÿòíîñòåé ýòèõ çíà÷åíèé.
Îäíàêî, òàêîé ìåòîä ïðèìåíèì äàëåêî íå âñåãäà. Íàïðèìåð, â ñëó÷àå íåïðåðûâíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû, åå çíà÷åíèÿ ìîãóò çàïîëíÿòü íåêîòîðûé ïðîèçâîëüíûé èíòåðâàë. Î÷åâèäíî, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå çàäàòü âñå çíà÷åíèÿ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû ïðîñòî íåðåàëüíî.
Äàæå â ñëó÷àå, êîãäà ýòî ñäåëàòü ìîæíî, çà÷àñòóþ çàäà÷à ðåøàåòñÿ ÷ðåçâû÷àéíî ñëîæíî. Ðàññìîòðåííûé òîëüêî ÷òî ïðèìåð äàæå ïðè îòíîñèòåëüíî ïðîñòîì óñëîâèè (ïðèáîðîâ òîëüêî ÷åòûðå) ïðèâîäèò ê äîñòàòî÷íî íåóäîáíûì âû÷èñëåíèÿì, à åñëè â çàäà÷å áóäåò íåñêîëüêî ñîòåí ïðèáîðîâ?
Ïîýòîìó âñòàåò çàäà÷à ïî âîçìîæíîñòè îòêàçàòüñÿ îò èíäèâèäóàëüíîãî ïîäõîäà ê êàæäîé çàäà÷å è íàéòè ïî âîçìîæíîñòè íàèáîëåå îáùèé ñïîñîá çàäàíèÿ ëþáûõ òèïîâ ñëó÷àéíûõ âåëè÷èí.
Ïóñòü õ – äåéñòâèòåëüíîå ÷èñëî. Âåðîÿòíîñòü ñîáûòèÿ, ñîñòîÿùåãî â òîì, ÷òî
ïðèìåò çíà÷åíèå, ìåíüøåå õ, òî åñòü
, îáîçíà÷èì ÷åðåç
.
Îïðåäåëåíèå. Ôóíêöèåé ðàñïðåäåëåíèÿ íàçûâàþò ôóíêöèþ
, îïðåäåëÿþùóþ âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà
â ðåçóëüòàòå èñïûòàíèÿ ïðèìåò çíà÷åíèå, ìåíüøåå õ.
![]()
Ôóíêöèþ ðàñïðåäåëåíèÿ òàêæå íàçûâàþò èíòåãðàëüíîé ôóíêöèåé.
Ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ñóùåñòâóåò êàê äëÿ íåïðåðûâíûõ, òàê è äëÿ äèñêðåòíûõ ñëó÷àéíûõ âåëè÷èí. Îíà ïîëíîñòüþ õàðàêòåðèçóåò ñëó÷àéíóþ âåëè÷èíó è ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ôîðì çàêîíà ðàñïðåäåëåíèÿ.
Äëÿ äèñêðåòíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ èìååò âèä:

Çíàê íåðàâåíñòâà ïîä çíàêîì ñóììû ïîêàçûâàåò, ÷òî ñóììèðîâàíèå ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ íà òå âîçìîæíûå çíà÷åíèÿ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû, êîòîðûå ìåíüøå àðãóìåíòà õ.
Ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ äèñêðåòíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû
ðàçðûâíà è âîçðàñòàåò ñêà÷êàìè ïðè ïåðåõîäå ÷åðåç êàæäîå çíà÷åíèå õi.
Ïðèìåð 20. Çàäàíà èíòåãðàëüíàÿ ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ:


Ïîñòðîèòü åå ãðàôèê.
❍
| 1 | 4 | 8 |
| 0,3 | 0,1 | 0,6 |
˜
Ñâîéñòâà ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ
1. Çíà÷åíèÿ ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ ïðèíàäëåæàò îòðåçêó [0, 1].
![]()
ïðè ![]()
3. Âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà ïðèìåò çíà÷åíèå, çàêëþ÷åííîå â èíòåðâàëå (a, b) , ðàâíà ïðèðàùåíèþ ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ íà ýòîì èíòåðâàëå.
![]()
4. Íà ìèíóñ áåñêîíå÷íîñòè ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ðàâíà íóëþ, íà ïëþñ áåñêîíå÷íîñòè ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ðàâíà åäèíèöå.
5. Âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî íåïðåðûâíàÿ ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà
ïðèìåò îäíî îïðåäåëåííîå çíà÷åíèå, ðàâíà íóëþ.
Òàêèì îáðàçîì, íå èìååò ñìûñëà ãîâîðèòü î êàêîì – ëèáî êîíêðåòíîì çíà÷åíèè ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû. Èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò òîëüêî âåðîÿòíîñòü ïîïàäàíèÿ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû â êàêîé – ëèáî èíòåðâàë, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò áîëüøèíñòâó ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷.
Ïðèìåð 21. Ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà
çàäàíà èíòåãðàëüíîé ôóíêöèåé ðàñïðåäåëåíèÿ:

Íàéòè âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî â ðåçóëüòàòå èñïûòàíèÿ âåëè÷èíà
ïðèìåò çíà÷åíèå ïðèíàäëåæàùåå èíòåðâàëó
.
❍
. ˜
Ïëî òíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ
Ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ïîëíîñòüþ õàðàêòåðèçóåò ñëó÷àéíóþ âåëè÷èíó, îäíàêî, èìååò îäèí íåäîñòàòîê. Ïî ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ òðóäíî ñóäèòü î õàðàêòåðå ðàñïðåäåëåíèÿ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû â íåáîëüøîé îêðåñòíîñòè òîé èëè èíîé òî÷êè ÷èñëîâîé îñè.
Îïðåäåëåíèå. Ïëîòíîñòüþ ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòåé íåïðåðûâíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû
íàçûâàåòñÿ ôóíêöèÿ f(x) – ïåðâàÿ ïðîèçâîäíàÿ îò ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ
.
![]()
Ïëîòíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ òàêæå íàçûâàþò äèôôåðåíöèàëüíîé ôóíêöèåé. Äëÿ îïèñàíèÿ äèñêðåòíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû ïëîòíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ íåïðèåìëåìà.
Ñìûñë ïëîòíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ ñîñòîèò â òîì, ÷òî îíà ïîêàçûâàåò, êàê ÷àñòî ïîÿâëÿåòñÿ ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà
â íåêîòîðîé îêðåñòíîñòè òî÷êè õ ïðè ïîâòîðåíèè îïûòîâ.
Ïîñëå ââåäåíèÿ ôóíêöèé ðàñïðåäåëåíèÿ è ïëîòíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ ìîæíî äàòü ñëåäóþùåå îïðåäåëåíèå íåïðåðûâíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû.
Îïðåäåëåíèå. Ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà
íàçûâàåòñÿ íåïðåðûâíîé, åñëè åå ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ
íåïðåðûâíà íà âñåé îñè
, à ïëîòíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ
ñóùåñòâóåò âåçäå, çà èñêëþ÷åíèåì ìîæåò áûòü, êîíå÷íîãî ÷èñëà òî÷åê.
Çíàÿ ïëîòíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ, ìîæíî âû÷èñëèòü âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî íåêîòîðàÿ ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà
ïðèìåò çíà÷åíèå, ïðèíàäëåæàùåå çàäàííîìó èíòåðâàëó.
Òåîðåìà. Âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî íåïðåðûâíàÿ ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà
ïðèìåò çíà÷åíèå, ïðèíàäëåæàùåå èíòåðâàëó (a, b), ðàâíà îïðåäåëåííîìó èíòåãðàëó îò ïëîòíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ, âçÿòîìó â ïðåäåëàõ îò a äî b.

Äîêàçàòåëüñòâî ýòîé òåîðåìû îñíîâàíî íà îïðåäåëåíèè ïëîòíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ è òðåòüåì ñâîéñòâå ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ, çàïèñàííîì âûøå.
Ãåîìåòðè÷åñêè ýòî îçíà÷àåò, ÷òî âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî íåïðåðûâíàÿ ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà ïðèìåò çíà÷åíèå, ïðèíàäëåæàùåå èíòåðâàëó (a, b), ðàâíà ïëîùàäè êðèâîëèíåéíîé òðàïåöèè, îãðàíè÷åííîé îñüþ
, êðèâîé ðàñïðåäåëåíèÿ
è ïðÿìûìè
è
.
|
Èç çà áîëüøîãî îáúåìà ýòîò ìàòåðèàë ðàçìåùåí íà íåñêîëüêèõ ñòðàíèöàõ:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |


