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 .

ÍÅ íàøëè? Íå òî? ×òî âû èùåòå?

       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].


– íåóáûâàþùàÿ ôóíêöèÿ.


  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