Bài giảng lý thuyết xác suất và thống kê toán học chương 3 PGS TS trần lộc hùng

Biến ngẫu nhiên và các đặc trưng PGS.TS.Trần Lộc Hùng Tp... Từ khóa Key WordsBiến ngẫu nhiên Hàm phân phối xác suấtHàm mật độ xác suất Kỳ vọngPhương sai Mô men, hệ số bất đối xứng, hệ số

Trang 1

Lý thuyết Xác suất và Thống kê Toán học

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI CHÍNH-MARKETINGKHOA CƠ BẢN, BỘ MÔN TOÁN-THỐNG KÊ

Trang 3

Lý thuyết Xác suất và Thống kê Toán học

PGS.TS Trần Lộc Hùng

Tp Hồ Chí Minh - 2013

Ngày 16 tháng 9 năm 2013

Chương 3 Biến ngẫu nhiên và các đặc trưng

PGS.TS.Trần Lộc Hùng (Tp Hồ Chí Minh - 2013) Lý thuyết Xác suất và Thống kê Toán học Ngày 16 tháng 9 năm 2013 3 / 64

Trang 4

Từ khóa (Key Words)

Biến ngẫu nhiên

Hàm phân phối xác suấtHàm mật độ xác suất

Kỳ vọngPhương sai

Mô men, hệ số bất đối xứng, hệ số nhọn (đọc thêm)Véc tơ ngẫu nhiên

Trang 5

Hàm phân phối xác suất

Hàm mật độ xác suất

Trang 6

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Kỳ vọng

Phương sai

Mô men, hệ số bất đối xứng, hệ số nhọn (đọc thêm)

Véc tơ ngẫu nhiên

Trang 10

Kỳ vọng

Phương sai

Mô men, hệ số bất đối xứng, hệ số nhọn (đọc thêm)

Véc tơ ngẫu nhiên

Trang 11

Trang 12

Trang 13

Trang 14

Trang 15

Trang 16

Trang 17

Trang 18

Trang 19

Khái niệm và định nghĩa

Ví dụ 1

Gieo hai đồng tiền cân đối và đồng chất Xác định số lần sấp xảy ra

và

Ví dụ 2

Gieo một đồng tiền cân đối và đồng chất cho tới khi nào sấp thì ngừng

Xác định số lần gieo phải thực hiện

Gọi X là số lần sấp trong ví dụ 1 X nhận các giá trị 0, 1 và 2

Gọi Y là số lần phải gieo đồng tiền Y nhận các giá trị 1, 2,

Trang 20

Khái niệm và định nghĩa

Gọi X là số lần sấp trong ví dụ 1 X nhận các giá trị 0, 1 và 2

Gọi Y là số lần phải gieo đồng tiền Y nhận các giá trị 1, 2,

Trang 21

Định nghĩa biến ngẫu nhiên

Định nghĩa

Giả sử Ω là không gian các biến cố sơ cấp sinh ra từ một phép thử ngẫu

nhiên, R là tập các số thực Khi đó, ánh xạ X : Ω 7→ R được gọi là biến

ngẫu nhiên, nếu tập hợp {ω : X (ω) < x } ∈ B, x ∈ R, là một biến cố ngẫu

nhiên

Không gian Ω có thể vô hạn, hữu hạn

Biến X nhận giá trị phụ thuộc vào các kết cục xảy ra của phép thửNếu X và Y là các biến ngẫu nhiên, thì

X + Y , X − Y , X Y , X /Y , cos(X ), sin(X ), là các biến ngẫu nhiên

Trang 22

Định nghĩa

Giả sử Ω là không gian các biến cố sơ cấp sinh ra từ một phép thử ngẫu

nhiên, R là tập các số thực Khi đó, ánh xạ X : Ω 7→ R được gọi là biến

ngẫu nhiên, nếu tập hợp {ω : X (ω) < x } ∈ B, x ∈ R, là một biến cố ngẫu

nhiên

Biến X nhận giá trị phụ thuộc vào các kết cục xảy ra của phép thử

Nếu X và Y là các biến ngẫu nhiên, thì

Trang 23

Định nghĩa

Giả sử Ω là không gian các biến cố sơ cấp sinh ra từ một phép thử ngẫunhiên, R là tập các số thực Khi đó, ánh xạ X : Ω 7→ R được gọi là biếnngẫu nhiên, nếu tập hợp {ω : X (ω) < x } ∈ B, x ∈ R, là một biến cố ngẫunhiên

Biến X nhận giá trị phụ thuộc vào các kết cục xảy ra của phép thửNếu X và Y là các biến ngẫu nhiên, thì

Trang 24

Định nghĩa

FX(x ) = P(X < x ), x ∈ RCòn được gọi là hàm phân phối tích lũy

Có thể dùng định nghĩa FX(x ) = P(X ≤ x ), x ∈ R

Trang 25

Định nghĩa

FX(x ) = P(X < x ), x ∈ RCòn được gọi là hàm phân phối tích lũy

Có thể dùng định nghĩa FX(x ) = P(X ≤ x ), x ∈ R

Trang 31

Biến ngẫu nhiên rời rạc và hàm xác suất

Định nghĩa

Biến ngẫu nhiên X là rời rạc nếu tập giá trị có thể của nó hữu hạn hay vô

hạn đếm được {x1, x2, }

Biến ngẫu nhiên X trong ví dụ 1 là rời rạc (có hữu hạn giá trị)

Biến ngẫu nhiên Y trong ví dụ 2 là rời rạc (có đếm được giá trị)

Trang 32

Biến ngẫu nhiên rời rạc và hàm xác suất

Định nghĩa

Biến ngẫu nhiên X là rời rạc nếu tập giá trị có thể của nó hữu hạn hay vôhạn đếm được {x1, x2, }

Biến ngẫu nhiên X trong ví dụ 1 là rời rạc (có hữu hạn giá trị)

Biến ngẫu nhiên Y trong ví dụ 2 là rời rạc (có đếm được giá trị)

Trang 34

Dãy phân phối xác suất

Trang 35

Biến rời rạc

Ví dụ 3

Một hộp kín có 2 quả cầu trắng và 3 quả cầu xanh Lấy ngẫu nhiên đồngthời 2 quả cầu Gọi X là số quả cầu trắng được lấy ra

Trang 36

Trang 37

Biến ngẫu nhiên liên tục và hàm mật độ xác suất

Trang 42

Biến ngẫu nhiên liên tục

Trang 43

−12x 2

dx = 1Lưu ý tích phân Euler-Poisson:

Trang 44

−12x 2

dx = 1Lưu ý tích phân Euler-Poisson:

Trang 45

Trang 46

Trang 47

Trang 48

Trang 49

Trang 50

Trang 51

Các đặc trưng của biến ngẫu nhiên

Trang 52

Trang 58

Phương sai

Phương sai của biến ngẫu nhiên X, ký hiệu σ2 hoặc D(X ) hoặc Var (X ),

xác định bởi

D(X ) = E (| X − µ |2),với µ = E (X )

Biến ngẫu nhiên X trong ví dụ 1 có phương sai

Trang 59

Phương sai

Phương sai của biến ngẫu nhiên X, ký hiệu σ2 hoặc D(X ) hoặc Var (X ),xác định bởi

D(X ) = E (| X − µ |2),với µ = E (X )

Biến ngẫu nhiên X trong ví dụ 1 có phương sai

Trang 60

Trang 61

Trang 62

Trang 63

Trang 64

Trang 65

Các mô men của biến ngẫu nhiên (đọc thêm)

Mô men gốc bậc k

mk = E (Xk)

Mô men trung tâm k

Trang 66

Các mô men của biến ngẫu nhiên (đọc thêm)

Mô men gốc bậc k

mk = E (Xk)

Mô men trung tâm k

Trang 67

Median (Trung vị) của biến ngẫu nhiên

Định nghĩa

Median của biến ngẫu nhiên X, ký hiệu MedX, xác định bởi

FX(MedX) = 1

2Median luôn tồn tại và không duy nhất

Median thỏa mãn điều kiện

Trang 68

Định nghĩa

FX(MedX) = 1

Trang 69

Định nghĩa

FX(MedX) = 1

Trang 70

Mod (số trội) của biến ngẫu nhiên

Mod không duy nhất

Trang 71

Trang 72

Trang 73

Hệ số bất đối xứng của biến ngẫu nhiên

Định nghĩa

σ3

Mô men trung tâm bậc ba µ3 = E (X − µ)3 =R−∞+∞(x − µ)3fX(x )dx

đặc trưng cho tính chất đối xứng của hàm phân phối

Nếu phân phối của biến ngẫu nhiên là đối xứng tại E (X ) = µ thì

Nếu µ3> 0 phân phối nặng về bên phải của kỳ vọng µ Nếu µ3< 0thì phân phối nặng về bên trái của kỳ vọng µ

σ là độ lệch tiêu chuẩn của X

Trang 74

Định nghĩa

σ3

Trang 75

Định nghĩa

σ3

Nếu µ3> 0 phân phối nặng về bên phải của kỳ vọng µ Nếu µ3< 0

thì phân phối nặng về bên trái của kỳ vọng µ

Trang 76

Trang 77

Hệ số nhọn của biến ngẫu nhiên

Nếu γ2 > 0 đường cong phân phối sẽ nhọn hơn đường cong Laplace.Nếu γ2 < 0 đường cong phân phối sẽ tù hơn đường cong Laplace

Trang 78

Nếu γ2 > 0 đường cong phân phối sẽ nhọn hơn đường cong Laplace.Nếu γ2 < 0 đường cong phân phối sẽ tù hơn đường cong Laplace

Trang 79

Nếu γ2 > 0 đường cong phân phối sẽ nhọn hơn đường cong Laplace.Nếu γ2 < 0 đường cong phân phối sẽ tù hơn đường cong Laplace.PGS.TS.Trần Lộc Hùng (Tp Hồ Chí Minh - 2013) Lý thuyết Xác suất và Thống kê Toán học Ngày 16 tháng 9 năm 2013 35 / 64

Trang 80

Hệ số tương quan

Định nghĩa

Giả sử X và Y là hai biến ngẫu nhiên, có kỳ vọng và phương sai hữu hạn

tương ứng E (X ), E (Y ), D(X ), D(Y ) Hệ số tương quan của hai biến ngẫu

nhiên X và Y, xác định bởi

ρ(X , Y ) = E (X − E (X ))(Y − E (Y ))

pD(X )D(Y )

| ρ(X , Y ) |≤ 1

Nếu X và Y độc lập, thì ρ(X , Y ) = 0 Ngược lại, không đúng

| ρ(X , Y ) |= 1 khi và chỉ khi tồn tại a 6= 0, b ∈ R, sao choP(Y = aX + b) = 1

Trang 81

Định nghĩa

Giả sử X và Y là hai biến ngẫu nhiên, có kỳ vọng và phương sai hữu hạn

tương ứng E (X ), E (Y ), D(X ), D(Y ) Hệ số tương quan của hai biến ngẫu

nhiên X và Y, xác định bởi

ρ(X , Y ) = E (X − E (X ))(Y − E (Y ))

pD(X )D(Y )

| ρ(X , Y ) |≤ 1

| ρ(X , Y ) |= 1 khi và chỉ khi tồn tại a 6= 0, b ∈ R, sao choP(Y = aX + b) = 1

Trang 82

Định nghĩa

Giả sử X và Y là hai biến ngẫu nhiên, có kỳ vọng và phương sai hữu hạntương ứng E (X ), E (Y ), D(X ), D(Y ) Hệ số tương quan của hai biến ngẫunhiên X và Y, xác định bởi

ρ(X , Y ) = E (X − E (X ))(Y − E (Y ))

pD(X )D(Y )

| ρ(X , Y ) |≤ 1

| ρ(X , Y ) |= 1 khi và chỉ khi tồn tại a 6= 0, b ∈ R, sao cho

P(Y = aX + b) = 1

Trang 83

Biến ngẫu nhiên hai chiều

Định nghĩa

Biến ngẫu nhiên 2 chiều là một ánh xạ từ một không gian Ω vào khônggian 2 chiều R2

(X , Y ) :7→ R2sao cho tập {ω ∈ Ω | (X (ω), Y (ω)) < (x , y )} là biến cố ngẫu nhiên

Định dạng
Số trang	154
Dung lượng	1,19 MB