Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Раздел Математика
Класс -
Тип Другие методич. материалы
Автор
Дата
Формат rar
Изображения Есть
For-Teacher.ru - все для учителя
Поделитесь с коллегами:

Департамент образования и науки Брянской области

государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Клинцовский Индустриальный техникум»




Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин


на тему:

«Числовые характеристики дискретных случайных величин»


Составил: преподаватель математики ГБОУ СПО «Клинцовский

индустриальный техникум» И.М. Савостьянова


Клинцы, 2015

Содержание


1 Понятие случайной величины…………………………………………………………3

2 Математическое ожидание дискретной случайной величины………………………4

3 Дисперсия дискретной случайной величины………………………………………..11

4 Среднее квадратическое отклонение…………………………………………….…..17

5 Начальные и центральные теоретические моменты………………………………..21

6 Асимметрия и эксцесс…………………………………………………………….…..23

Литература………………………………………………………………………..………27

Цель данного методического пособия - расширить знания студентов о случайных величинах, их видах и числовых характеристиках дискретных случайных величин. Данное пособие будет полезно для студентов 3 курса дневной формы обучения.

1 Понятие случайной величины

В обыденной жизни и в научных исследованиях постоянно приходится встречаться с такими ситуациями, когда интересующая нас величина может принимать различные значения в зависимость от случайных обстоятельств. Сколько вызовов поступит на телефонную стацию в течение ближайшего часа? На этот вопрос нельзя дать строго определенного ответа, поскольку число вызовов за определенный промежуток времени подвержено случайным колебаниям ото дня ко дню. Точно также нет возможности указать точное число уличных происшествий в течение предстоящих суток в каком-либо населенном пункте. В подобных ситуациях приходится иметь дело со случайными величинами.

Случайной называют величину, которая в результате испытания примет одно и только одно возможное значение, наперед неизвестное и зависящее от случайных причин, которые заранее не могут быть учтены.

Возникает необходимость различать случайные величины, принимающие лишь отдельные, изолированные значения и случайные величины, возможные значения которых сплошь заполняют некоторый промежуток.

Дискретной (прерывной) называют случайную величину, которая принимает отдельные, изолированные возможные значения с определенными вероятностями. Число возможных значений дискретной случайной величины может быть конечным или бесконечным.

Непрерывной называют случайную величину, которая может принимать все значения из некоторого конечного или бесконечного промежутка. Очевидно, число возможных значений непрерывной случайной величины бесконечно.

Закон распределения вероятностей дискретной случайной величины

На первый взгляд может показаться, что для задания дискретной случайной

величины достаточно перечислить все ее возможные значения. В действительности это не так: случайные величины могут иметь одинаковые перечни возможных значений, а вероятности их - различные. Поэтому для задания дискретной случайной величины недостаточно перечислить все возможные ее значения, нужно еще указать их вероятности.

Законом распределения дискретной случайной величины называют соответствие между возможными значениями и их вероятностями

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ;

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Первая строка содержит возможные значения, а вторая - их вероятности. Приняв во внимание, что в одном испытании случайная величина принимает одно и только одно возможное значение, заключаем, что событие Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , …, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин образуют полную группу; следовательно, сумма вероятностей этих событий, т.е. сумма вероятностей второй строки равна единице:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

2 Математическое ожидание дискретной случайной величины

Числовыми характеристиками случайной величины называются числа, описывающие случайную величину суммарно. Одной из важных числовых характеристик является математическое ожидание.

Математическое ожидание приблизительно равно среднему значению случайной величины.

При решении ряда задач достаточно, чтобы было известно математическое ожидание.

К примеру, если известно, что математическое ожидание числа попаданий первого стрелка больше, чем у второго, то первый стрелок в среднем попадает чаще, чем второй.

Сумма произведений всех возможных значений дискретной случайной величины на их вероятности, называется математическим ожиданием дискретной случайной величины.

Допустим, случайная величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин может принимать лишь значения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , вероятности которых соответственно равняются Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

В этом случае математическое ожидание Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин обусловливается следующим равенством:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Когда дискретная случайная величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин принимает счетное множество возможных значений, то в этом случае можно записать

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

При этом математическое ожидание существует при условии, что ряд в правой части равенства сходится абсолютно. Таким образом, математическое ожидание числа появлений события в одном испытании равняется вероятности этого события.

Допустим, сделано Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин испытаний, в которых случайная величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин приняла Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин раз значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Соответственно Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин раз приняла значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , …, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин раз значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . При этом Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Следовательно, сумма всех значений, которые приняли Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , равняется

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Для отыскания среднего арифметического Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин всех значений, которые были приняты случайной величиной, нужно разделить вычисленную сумму на общее число испытаний:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

или по- другому

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Поскольку отношение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - это относительная частота Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин значения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , а Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - это относительная частота Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин значения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и так далее, то можно записать данное соотношение иначе:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Положим, что число испытаний довольно большое, тогда относительная частота приблизительно равняется вероятности появления события:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , …, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Учтя это, после преобразования получим:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

При этом правая часть этого приближенного равенства и есть Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , тогда

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Это означает, что математическое ожидание приблизительно равно среднему арифметическому наблюдаемых значений случайной величины.

Свойства математического ожидания

Свойство 1. Математическое ожидание постоянной величины и есть сама

постоянная:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Пусть постоянная Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин является дискретной случайной величиной, имеющей одно возможное значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и принимающей его с вероятностью Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Таким образом,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Свойство 2. Постоянный множитель допускается выносить за знак математического ожидания:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Допустим, случайная величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин задана законом распределения вероятностей:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ;

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Закон распределения случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин запишется следующим образом

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ;

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

При этом математическое ожидание случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин :

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Значит, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Свойство 3. Математическое ожидание произведения двух независимых случайных величин равняется произведению их математических ожиданий:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Допустим, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - это независимые случайные величины, которые заданы определенными законами распределения вероятностей:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин;

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Для того, чтобы составить все значения, которые может принимать случайная величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , необходимо перемножить все возможные значения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин на каждое возможное значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . В результате получится Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Закон распределения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин запишется следующим образом:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин;

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Для простоты предположили, что все возможные значения произведения различны. Однако, если это не так, то доказательство проводится аналогично.

Сумма произведений всех возможных значений на их вероятности и есть математическое ожидание:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

или иначе

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Следовательно,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Следствие. Математическое ожидание произведения нескольких взаимно независимых случайных величин равняется произведению их математических ожиданий. К примеру, для трех случайных величин можно записать:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Свойство 4. Математическое ожидание суммы двух случайных величин есть сумма математических ожиданий слагаемых:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Допустим Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - случайные величины, которые заданы законами распределения:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин;

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Для того, чтобы составить все возможные значения величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , нужно к каждому возможному значению Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин прибавить каждое возможное значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . В результате этого получится Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Для простоты допустим, что эти возможные значения различны и обозначим их вероятности соответственно

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Математическое ожидание величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин есть сумма произведений возможных значений на их вероятности:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

или

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Необходимо доказать, что Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Поскольку событие, заключающееся в том, что Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин примет значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин (вероятность его Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ), то ему следует событие, заключающееся в том, что Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин примет значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин или Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин (вероятность этого события по теореме сложения равна Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ) и обратно. Поэтому Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Аналогично доказываются равенства

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Подставляя правые части этих равенств в предыдущее соотношение, будем иметь:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

или окончательно

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Следствие. Математическое ожидание суммы нескольких случайных величин равно сумме математических ожиданий слагаемых.

Например, для трех слагаемых величин имеем:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Математическое ожидание числа появлений события в независимых испытаниях

Допустим, осуществляется Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин независимых испытаний. В каждом из этих испытаний вероятность появления события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин неизменна и равняется Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Для того, чтобы найти среднее число появлений события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин в этих испытаниях, можно воспользоваться следующей теоремой.

Теорема. Математическое ожидание Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин числа появлений события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин в Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин независимых испытаниях равно произведению числа испытаний на вероятность

появления события в каждом испытании:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Доказательство. Будем рассматривать в качестве случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - число наступлений события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин в Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин независимых испытаниях.

Очевидно, общее число Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин появлений события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин в этих испытаниях складывается из чисел появлений события в отдельных испытаниях. Поэтому, если Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - число появлений события в первом испытании, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - во втором, …, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - в Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ом, то общее число появлений события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

По третьему свойству математического ожидания имеем

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин. (*)

Каждое из слагаемых правой части равенства есть математическое ожидание числа появлений события в одном испытании: Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - в первом, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - во втором и т.д. Так как математическое ожидание числа появлений события в одном испытании равняется вероятности события, то можно записать следующее равенство:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Подставляя в правую часть равенства (*) вместо каждого слагаемого Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , окончательно получим:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Пример. Два орудия стреляют по цели; вероятности попадания в цель при одном выстреле для них равны соответственно 0,7 и 0,8. Для случайной величины Х (числа попаданий в мишень при одном залпе) составить ряд распределения и найти математическое ожидание.

Решение.

Случайная величина Х (Х- число попаданий в цель) может принимать лишь три значения: 0, 1, 2. Найдем вероятности, с которыми эти значения принимаются. Случайная величина Х принимает значение 0, если оба орудия не попали в цель. Значит, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Случайная величина Х принимает значение 1, если в цель попало ровно одно орудие. Значит, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Наконец, Х=2, если только оба орудия попали в цель. Значит,Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Составляем ряд распределения.

Х

0

1

2

р

0,06

0,38

0,56

Математическое ожидание Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин находим по формуле Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин используя полученный ряд распределения.

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Ответ: Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

3 Дисперсия дискретной случайной величины

Целесообразность введения числовой характеристики рассеяния случайной величины

Пусть даны дискретные случайные величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , которые заданы следующими законами распределения:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин-0,01 0,01 Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин -100 100;

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин0,5 0,5 Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин 0,5 0,5.

Вычислим математические ожидания этих величин:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Здесь математические ожидания обеих величин одинаковы, а возможные значения различны, причем Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин имеет возможные значения, близкие к математическому ожиданию, а Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - далекие от своего математического ожидания. Таким образом, зная лишь математическое ожидание случайной величины, еще нельзя судить ни о том, какие возможные значения она может принимать, ни о том, как они рассеяны вокруг математического ожидания. Другими словами, математическое ожидание полностью случайную величину не характеризует.

По этой причине, наряду с математическим ожиданием, вводят и другие числовые характеристики. Так, например, для того, чтобы оценить, как рассеяны возможные значения случайной величины вокруг ее математического ожидания, пользуются, в частности, числовой характеристикой, которую называют дисперсией.

Прежде чем перейти к определению и свойствам дисперсии, необходимо ввести понятие отклонения случайной величины от ее математического ожидания.

Отклонение случайное величины от ее математического ожидания

Пусть Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - случайная величина и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - ее математическое ожидание. Рассмотрим в качестве новой случайной величины разность Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Отклонением называют разность между случайной величиной и ее математическим ожиданием.

Пусть закон распределения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин известен:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Напишем закон распределения отклонения. Для того, чтобы отклонение приняло значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин достаточно, чтобы случайная величина приняла значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Вероятность же этого события равна Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ; следовательно, и вероятность того, что отклонение примет значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , также равна Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Аналогично, обстоит дело и для остальных возможных значений отклонения.

Таким образом, отклонение имеет следующий закон распределения

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Приведем важное свойство отклонения, которой будет использовано далее.

Теорема. Математическое ожидание отклонения равно нулю:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Пользуясь свойствами математического ожидания (математическое ожидание разности равно разности математических ожиданий, математическое ожидание постоянной равно самой постоянной) и приняв во внимание, что Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин есть постоянная величина, имеем:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Дисперсия дискретной случайной величины

Нередко бывает необходимым оценить рассеяние возможных значений случайной величины вокруг ее среднего значения. Например, в артиллерии важно знать, насколько кучно лягут снаряды вблизи цели, которая должна быть поражена. Целесообразным считается в таких случаях заменить возможные отклонения их абсолютными значениями или их квадратами. Однако, если возможные отклонения

заменяют их абсолютными значениями, то приходиться иметь дело с абсолютными величинами. В свою очередь, это может привести к серьезным затруднениям, поэтому зачастую подсчитывают среднее значение квадрата отклонения, которое и называется дисперсией.

Дисперсия (рассеяние) дискретной случайной величины - это математическое ожидание квадрата отклонения случайной величины от ее математического ожидания:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Пусть случайная величина задана законом распределения

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Тогда квадрат отклонения имеет следующий закон распределения

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величинМетодическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

На основании определения дисперсии можно записать:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Следовательно, для того, чтобы найти дисперсию, достаточно вычислить сумму произведений возможных значений квадрата отклонения на их вероятности.

Для вычисления дисперсии часто бывает удобно пользоваться следующей теоремой.

Теорема. Дисперсия равна разности между математическим ожиданием квадрата случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и квадратом ее математического ожидания:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Математическое ожидание Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин есть постоянная величина, следовательно, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин есть также постоянные величины. Приняв это во внимание и пользуясь свойствами математического ожидания (постоянный множитель можно вынести за знак математического ожидания, математическое ожидание суммы равно сумме математических ожиданий слагаемых), упростим формулу, выражающую определение дисперсии:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Итак,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Квадратная скобка введена в запись формулы для удобства ее запоминания.

Свойства дисперсии

Свойство1. Дисперсия постоянной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин :

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. По определению дисперсии имеем

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Пользуясь первым свойством математического ожидания (математическое ожидание постоянной равно самой постоянной), получим

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Итак,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Свойство становится ясным, если учесть, что постоянная величина сохраняет одно и то же значение и рассеяния, конечно, не имеет.

Свойство2. Постоянный множитель можно выносить за знак дисперсии, возводя его в квадрат:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. На основании определения дисперсии можно записать, что

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Пользуясь вторым свойством математического ожидания (постоянный множитель можно выносить за знак математического ожидания), получим

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Итак,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Свойство становится ясным, если принять во внимание, что при Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин имеет возможные значения (по абсолютной величине) большие, чем величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Отсюда следует, что эти значения рассеяны вокруг математического ожидания Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин больше, чем возможные значения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин вокруг Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , т.е. Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Напротив, если Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , то Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Свойство 3. Дисперсия суммы двух независимых случайных величин равна сумме дисперсий этих величин:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. На основании формулы для вычисления дисперсии запишем:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Раскрыв скобки и пользуясь свойствами математического ожидания суммы нескольких величин и произведение двух независимых случайных величин, получим

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Итак,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Следствие 1. Дисперсия суммы нескольких взаимно независимых случайных величин равна сумме дисперсий этих величин.

К примеру, для трех слагаемых запишется:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Для произвольного числа слагаемых доказательство проводится методом математической индукции.

Следствие 2. Дисперсия суммы постоянной величины и случайной равна дисперсии случайной величины:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Поскольку величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин независимы, то по третьему свойству будем иметь:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

В силу первого свойства Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , следовательно

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Это очевидно при условии, что величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин отличаются лишь началом отсчета и, значит, они рассеяны вокруг своих математических ожиданий в равной мере.

Свойство 4. Дисперсия разности двух независимых случайных величин равна сумме их дисперсий:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. В силу третьего свойства

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

По второму свойству

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

или

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Дисперсия числа появлений события в независимых испытаниях

Допустим, осуществляется Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин независимых испытаний. В каждом из этих испытаний вероятность появления события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин неизменна. Для нахождения дисперсии числа появлений события в этих испытаниях следует воспользоваться следующей теоремой.

Теорема. Дисперсия числа появлений события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин в Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин независимых испытаниях, в каждом из которых вероятность Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин появления события постоянна, равна произведению числа испытаний на вероятности появления и непоявления события в одном испытании:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Рассмотрим случайную величину Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - число появлений события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин в Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин независимых испытаниях. Очевидно, общее число появлений события в этих испытаниях равно сумме появлений события в отдельных испытаниях:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Здесь Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин есть число наступлений события в первом испытании, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - во втором, … , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - в Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ом. Величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , … , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин являются взаимно независимыми, поскольку исход каждого испытания не зависит от исходов остальных. На основании этого можно воспользоваться следствием 1:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Подсчитаем дисперсию Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин по формуле

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Так как величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин есть число появлений события Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин в первом испытании, то Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Теперь вычислим математическое ожидание величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , которая может принимать только два значения: Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин с вероятностью Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин с вероятностью Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин :

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Теперь подставим найденные результаты соотношение для Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , вследствие чего запишем:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Отсюда видно, что дисперсия каждой из остальных случайных величин также равна Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Поэтому, заменив каждое слагаемой правой части выражения для Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин на Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , окончательно запишем:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.


4 Среднее квадратическое отклонение

Для оценки рассеяния возможных значений случайной величины вокруг ее среднего значения кроме дисперсии пользуются и другими характеристиками. К их числу относится среднее квадратическое отклонение.

Средним квадратическим отклонением случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин называют квадратный корень из дисперсии:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Следует отметить, что дисперсия обладает размерностью, равной квадрату размерности случайной величины. Поэтому в случае, если желательно, чтобы оценка рассеяния имела размерность случайной величины, подсчитывают не дисперсию, а среднее отклонение, то есть если Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин выражается в метрах, то Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - также в метрах, а Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - в квадратных метрах.

Среднее квадратическое отклонение суммы взаимно независимых случайных величин

Допустим, средние квадратические отклонения нескольких взаимно независимых случайных величин являются известными. Среднее квадратическое отклонение суммы этих величин можно подсчитать благодаря следующей теореме.

Теорема. Среднее квадратическое отклонение суммы конечного числа взаимно независимых случайных величин равно квадратному корню из суммы квадратов средних квадратических отклонений этих величин:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Пусть Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин есть сумма рассматриваемых взаимно независимых величин, тогда запишем

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Дисперсия сумы нескольких взаимно независимых случайных величин будет равняться сумме дисперсий слагаемых. На основании этого запишем

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Исходя из этого равенства можно заключить, что

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

а следовательно,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Одинаково распределенные взаимно независимые случайные величины

Уже известно, что по закону распределения можно найти числовые характеристики случайной величины. Отсюда следует, что если несколько случайных величин имеют одинаковые распределения, то их числовые характеристики одинаковы.

Рассмотрим Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин взаимно независимых случайных величин Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , … , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , которые имеют одинаковые распределения, а следовательно, и одинаковые характеристики (математическое ожидание, дисперсию и др.).

Обозначим среднее арифметическое рассматриваемых случайных величин через Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин :

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Ниже приведенные три положения устанавливают связь между числовыми характеристиками среднего арифметического Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и соответствующими характеристиками каждой отдельной величины.

Положение 1. Математическое ожидание среднего арифметического одинаково распределенных взаимно независимых случайных величин равно математическому ожиданию Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин каждой из величин:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Пользуясь свойствами математического ожидания (постоянный множитель можно вынести за знак математического ожидании; математическое ожидание суммы равно сумме математических ожиданий слагаемых), имеем:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Приняв во внимание, что математическое ожидание каждой из величин по условию равно Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , получим

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Положение 2. Дисперсия среднего арифметического Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин одинаково распределенных взаимно независимых случайных величин в Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин раз меньше дисперсии Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин каждой из величин:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Известно, что постоянный множитель можно вынести за знак дисперсии, возведя его в квадрат, а дисперсия суммы независимых величин равна сумме дисперсий слагаемых. Применяя свойства дисперсии будем иметь:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Приняв во внимание, что дисперсия каждой из величин по условию равна Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , получим:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Положение 3. Среднее квадратическое отклонение арифметического Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин одинаково распределенных взаимно независимых случайных величин в Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин раз меньше среднего квадратического отклонения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин каждой из величин:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Доказательство. Поскольку Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , то среднее квадратическое отклонение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин равно следующему:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Известно, что дисперсия и среднее квадратическое отклонение являются мера-

ми рассеяния случайной величины. Поэтому среднее арифметическое достаточно большого числа взаимно независимых случайных величин имеет значительно меньшее рассеивание, чем каждая величина отдельно.

Пример. Найти математическое ожидание, дисперсию, среднее квадратическое отклонение случайной величины Х, заданной законом распределения

Х

-5

2

3

4

р

0,4

0,3

0,1

0,2

Решение.

Математическое ожидание случайной величины Х находим по формуле Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Математическое ожидание случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин находим по формуле Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Теперь находим дисперсию по формуле

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Находим среднее квадратическое отклонение

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Ответ: Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .


5 Начальные и центральные теоретические моменты

Пусть дискретная случайная величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин задана следующим законом распределения:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин1 2 5 100

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин0,6 0,2 0,19 0,01.

Вычислим математическое ожидание Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин :

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Закон распределения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин будет выглядеть следующим образом:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин1 4 25 10000

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин0,6 0,2 0,19 0,01.

Подсчитаем математическое ожидание Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин :

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Очевидно, что Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин существенно больше Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , так как после возведения в квадрат возможное значение величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , соответствующее значению Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , стало равно 10000, другими словами, она существенно увеличилось.

Благодаря тому, что мы перешли от Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин к Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин есть возможность лучше учесть влияние на математическое ожидание того возможного значения, которое велико и имеет малую вероятность.

Начальный момент порядка Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - это математическое ожидание величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин :

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

В частности,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Пользуясь этими моментами, формулу для вычисления дисперсии Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин можно записать следующим образом:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Рационально рассматривать, кроме моментов случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и моменты отклонения Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Центральный момент порядка Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - это математическое ожидание величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин :

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

В частности,

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Сравнивая последние два равенства, будем иметь:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Использую определение центрального момента и пользуясь свойствами математического ожидания, можно получить следующие формулы:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Моменты более высоких порядков применяются редко.


6 Асимметрия и эксцесс

При изучении экономических явлений симметричные ряды встречаются довольно редко, чаще исследователю приходится иметь дело с асимметричными рядами. Когда график вариационного ряда (распределение набора данных) скошен в правую сторону больше, чем в левую, то мы говорим, что распределение имеет правостороннюю скошенность (асимметрию). Соответственно скос в левую сторону дает левостороннюю скошенность (асимметрию).

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин


Характеристиками положения, которые дают представления о положении случайной величины на числовой оси, являются мода и медиана.

Модой Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин дискретной случайной величины называется ее наиболее вероятное значение (для которого вероятность Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин достигает максимума).

Медианой Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин непрерывной случайной величины называют такое ее значение, для которого

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

т.е. вероятность того, что случайная величина Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин примет значение меньше Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин или больше ее, одна и та же и равна ½.

Для симметричного распределения с одной модой имеет место равенство: мода = медиане = средней арифметической. В общем, при правосторонней асимметрии средняя находится справа от медианы, которая лежит справа от моды. Для распределения с левосторонней асимметрией - наоборот. Чем больше асимметричен график, тем больше расхождение между средней арифметической, медианой и модой. Поэтому наиболее простой мерой скошенности вариационного ряда (обозначается Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин ) будет разность между средней арифметической и модой

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Если Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - асимметрия правосторонняя, если Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - левосторонняя. Для сравнения асимметрии в нескольких рядах удобно пользоваться относительным показателем:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

где Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - среднее квадратическое отклонение. Другой, более распространенный, показатель асимметрии основан на использовании центрального момента третьего порядка. В симметричных вариационных рядах нечетные центральные моменты равны нулю, при Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин имеет место правосторонняя асимметрия, а при Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - левосторонняя. В качестве показателя асимметрии используется величина

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин,

которая называется нормированным моментом третьего порядка, или коэффициентом асимметрии случайной величины. Если Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин (независимо от знака), то асимметрия считается существенной.

Графики вариационных рядов бывают плосковершинными (низковершинными) и островершинными (высоковершинными). Мерой крутости служит эксцесс (куртозис), который характеризует островершинность или плосковершинность ряда распределения. Островершинность или низковершинность ряда распределения определяется относительно кривой нормального распределения. В качестве показателя эксцесса используется величина:

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Дробь Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин называется нормированным моментом четвертого порядка.

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин

Если Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , то эксцесс считают положительным (график ряда распределения островершинный), если Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , то эксцесс считают отрицательным (график ряда распределения плосковершинный.

Наряду с отмеченными выше числовыми характеристиками для описания случайной величины используется понятие квантилей и процентных точек.

Квантилем уровня Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин (или Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин -квантилем) называется такое значение Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин случайной величины, при котором функция ее распределения принимает значение, равное Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , т.е.

Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин.

Некоторые квантили получили особое название. Медиана случайной величины есть квантиль уровня 0,5, т.е. Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин . Квантили Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин и Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин получили название соответственно верхнего и нижнего квантилей.

С понятием квантиля тесно связано понятие процентной точки. Под Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин - ной точкой подразумевается квантиль Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , т.е. такое значение случайной величины Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , при котором Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Пример. Учет производительности труда станочников цеха №3 за смену задан рядом распределений:

Номер по списку

1

2

3

4

5

6

7

8

Производительность, дет./смену

52

52

53

54

56

57

57

57

Найти моду и медиану ДСВ .

Решение.

Мода равна 57 (деталей за смену), значит, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Так как N=8, то медиана вычисляется с помощью определения номера места Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин по формуле Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , тогда Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Среднее арифметическое значение ДСВ на четвертом и пятом местах Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин , значит, Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин .

Заметим, что в случае, если работник с табельным номером 1 не вышел на работу, медиана равна Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин (из семи значений на четвертом месте), если не вышел работник с номером 8 - Методическая разработка на тему: Числовые характеристики дискретных случайных величин (на четвертом место).


Литература

1 Баврин И.И. Теория вероятностей и математическая статистика. М.:Высшая школа, 2005. 160с.

2 Бочаров П.П., Печенкин А.В. Теория вероятностей. Математическая статистика. М.:ФИЗМАТЛИТ, 2005. 296с.

3 Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. школа, 1972. 368с.

4 Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: ЮНИТИДАНА, 2004. 573с.

5 Письменный Д.Т. Конспект лекций по теории вероятностей и математической статистике. М.: Айрис - пресс,2004. 256с.

6 Уилкс С. Математическая статистика. М.:Наука, 1967. 632с.

7 Боровков А.А. Математическая статистика. М.:Наука, 1984. 472с.

8 Севастьянов Б.А. Курс теории вероятностей и математической статистики. М.: Наука, 1982. 256с.

9 Ван дер Варден Б.Л. Математическая статистика. М.: Издательство иностранной литературы, 1960. 434с.

10 Пугачев В.С. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие. М.:ФИЗМАТЛИТ, 2002. 496с.


© 2010-2022