Основные понятия и теоремы "Теории вероятностей"


Что такое случайное событие?

Случайный эксперимент состоит в бросании игральной кости:
  • пример случайного события — выпавшее число чётно; 
  • события «Выпала единица», «Выпала двойка» и т. д. — элементарные исходы эксперимента; 
  • совокупность всех событий «Выпала 1»..«Выпала 6» — полная группа событий.

Что такое вероятностное пространство?

Рассмотрим эксперимент с бросанием уравновешенной монеты. Вероятностное пространство, в рамках которого можно рассматривать различные задачи — это тройка (\Omega,\mathfrak{A},\mathbb{P}) (иногда обрамляемая угловыми скобками: \langle,\rangle), где:
  • \Omega — это произвольное непустое множество, элементы которого называются элементарными событиями, исходами или точками. Естественным будет взять два события: выпадение герба (\Gamma) и выпадение решки (\mathrm{P}), то есть \Omega=\{\Gamma,\mathrm{P}\}
  • \mathfrak{A} — сигма-алгебра подмножеств \Omega, называемых (случайными) событиями. Тогда \mathfrak{A} = \{\{\Gamma\},\{\mathrm{P}\},\{\Gamma,\mathrm{P}\},\varnothing\}.
  • \mathbb{P} — вероятностная мера или вероятность, т.е. сигма-аддитивная конечная мера, такая что \mathbb{P}(\Omega) = 1. Мера — это некоторая числовая функция, ставящая в соответствие каждому множеству (из некоторого семейства множеств) некоторое неотрицательное число. Вероятность можно посчитать следующим образом: \mathbb{P}(\{\Gamma\}) = \frac{1}{2},\; \mathbb{P}(\{\mathrm{P}\}) = \frac{1}{2},\; \mathbb{P}(\{\Gamma,\mathrm{P}\}) = 1,\; \mathbb{P}(\varnothing) = 0

Что такое случайная величина?

Случайные величины используются для математического представления таких сторон объектов, систем и событий, количественную характеристику которых до проведения опыта по их измерению, однозначно определить принципиально невозможно. Случайная величина представляет собой измеримую функцию, определенную на вероятностном пространстве. Формальное математическое определение следующее: пусть (\Omega,\mathcal{F}, \mathbb{P}) — вероятностное пространство, тогда случайной величиной называется функция X\colon\Omega \to \mathbb{R}, измеримая относительно \mathcal{F} и борелевской σ-алгебры на \mathbb{R}. Вероятностное поведение отдельной (независимой от других) случайной величины полностью описывается её распределением.
  • Последовательность случайных величин ξn сходится почти наверное (почти всюду) к случайной величине ξ: \displaystyle{\xi_n\xrightarrow[n\longrightarrow\infty]{\text{ }}\xi} п.н., если \displaystyle{P\{\omega:\lim_{n\rightarrow\infty}\xi_n(\omega) = \xi(\omega)\}=1}.
  • Последовательность случайных величин ξn сходится по вероятности к случайной величине  ξ, если для ε>0 \displaystyle{P\{|\xi_n- \xi|>\varepsilon\}{}\xrightarrow[n\longrightarrow\infty]{ } 0}.
  • Последовательность случайных величин ξn сходится по распределению к случайной величине ξ: \displaystyle{\xi_n\xrightarrow[n\longrightarrow\infty]{d}\xi}, если для любой непрерывной и ограниченной функции g(x) \displaystyle{Eg(\xi_n)\xrightarrow[n\longrightarrow\infty]{ }Eg(\xi)}.

Что такое распределение вероятностей?

Распределение вероятностей — это закон, описывающий область значений случайной величины и вероятности их исхода (появления).

Что такое функция распределения?

Функция распределения в теории вероятностей — функция, характеризующая распределение случайной величины или случайного вектора; Вероятность того, что случайная величина X примет значение, меньшее или равное х, где х — произвольное действительное число. При соблюдении известных условий полностью определяет случайную величину.

Что такое плотность распределения?


Что такое математическое ожидание?

Математическое ожидание — понятие среднего значения вероятностей.
  • В англоязычной литературе обозначается через \mathbb{E}[X] (например, от англ. Expected value или нем. Erwartungswert),
  • в русской — M[X] (возможно, от англ. Mean value или нем. Mittelwert, а возможно от «Математическое ожидание»).
  • В статистике часто используют обозначение \mu.

Что такое дисперсия?

Дисперсия (от лат. dispersio — рассеяние) случайной величины — одна из усреднённых характеристик случайной величины. Дисперсия случайной величины — мера разброса данной случайной величины, то есть её отклонения от математического ожидания. Обозначается D[X] в русской литературе и \operatorname{Var}(X) (англ. variance) в зарубежной. В статистике часто употребляется обозначение \sigma_X^2 или \displaystyle \sigma^2.

Что такое начальные и центральные моменты?

Момент случайной величины — числовая характеристика распределения данной случайной величины. Если дана случайная величина \displaystyle X, определённая на некотором вероятностном пространстве, то:
  • \displaystyle k-м начальным моментом случайной величины \displaystyle X, где k \in \mathbb{N}, называется величина \nu_k = \mathbb{E}\left[X^k\right], если математическое ожидание \mathbb{E}[*] в правой части этого равенства определено;
  • \displaystyle k-м центральным моментом случайной величины \displaystyle X называется величина \mu_k = \mathbb{E}\left[(X - \mathbb{E}X)^k\right].