Теория вероятностей. Королева М.П. - 27 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

=+=+=
+
+
+
dttedte
a
dtetaXM
ttt
222
222
22
)(
2
1
][
π
σ
π
σ
π
ae
a
t
==
+∞
2
2
2
2
2
π
σ
π
π
.
Итак, М[X]=a. Значение параметра а в формуле, определяющей плотность
распределения вероятности, равно математическому ожиданию рассматри-
ваемой случайной величины. Точка х=а является центром распределения
вероятностей, или центром рассеивания.
Найдем
+
+
== dxexdxxfxXM
ax
2
2
2
)(
222
2
1
)(][
σ
πσ
.
Выполнив ту же замену переменной, будем иметь
+
=++= dtettaaXM
t
2
2222
2
)2(
2
1
][
σσ
π
+∞
+∞
+∞
+∞
++=++= dttetadtetdtte
a
dte
a
tttt
2
2
2
2
2
2
22
2
2222
2
0
22
2
2
π
σ
π
σ
π
σ
π
.
Проинтегрировав по частям последний интеграл: u=t,
d
t
tedv
t
2
2
= , получим
++=
+
+∞
dteteaXM
tt
22
2
22
22
2
][
π
σ
.
Так как по правилу Лопиталя 0lim
2
2
=
t
t
te , то
22
2
22
2
2
][
σπ
π
σ
+=+= aaXM .
Поэтому дисперсия нормального распределения случайной величины
будет
222222
][][][
σ
σ
=
+
=
= aaXMXMXD
.
Итак, M[X]=a, D[X]=σ
2
, σ[X]= σ.
Функция Лапласа.
Функция распределения случайной величины Х,
имеющей нормальное распределение
В дальнейшем будем использовать функцию Лапласа, определяемую ра-
венством
=Φ
x
t
dtex
0
2
2
2
1
)(
π
.
Составлены подробные таблицы значений этой функции.
Укажем некоторые свойства функции Ф(х).
                     1        +∞
                                                 −a  t2                  +∞
                                                                                     −
                                                                                         t2
                                                                                                         σ           +∞
                                                                                                                            −
                                                                                                                                t2

             M[X ] =          ∫ ( a + σt ) e dt =    2
                                                                             ∫e          2
                                                                                              dt +                   ∫ te        2
                                                                                                                                     dt =
                     2π       −∞                  2π                     −∞                                  2π      −∞
                                                                                     +∞
                                                   σ − t2
                                                                                 2
                                 a
                           =             ⋅ 2π −         e       =a.
                                 2π                 2π       −∞

Итак, М[X]=a. Значение параметра а в формуле, определяющей плотность
распределения вероятности, равно математическому ожиданию рассматри-
ваемой случайной величины. Точка х=а является центром распределения
вероятностей, или центром рассеивания.
    Найдем
                                                                                                                 2
                                +∞
                                                        1 + ∞ 2 − ( x2−σa )
                    M [ X ] = ∫ x f ( x )dx =
                         2             2
                                                             ∫x e           dx .
                                                                                                             2



                                −∞                  σ 2π − ∞
    Выполнив ту же замену переменной, будем иметь
                                                                                                         2
                                      1 +∞ 2                        −
                                                                      t

                    M[X ] =2
                                           ∫ ( a + 2aσt + σ t )e 2 dt =
                                                              2 2

                                      2π − ∞
                      2 aσ                     σ 2 +∞ 2 − t2                   σ 2 +∞
                   2                   2                                     2                                                              2
         2 +∞                +∞
       a       −
                 t
                                  −
                                    t
                                                                                             −
                                                                                               t

    =      ∫  e dt +         ∫ te dt +              ∫ t e dt = a + 0 +               ∫ t ⋅ te 2 dt .
                  2                  2                            2

       2π − ∞           2π − ∞                  2π − ∞                           2π − ∞
                                                                                                                                t2
                                                                                                                            −
Проинтегрировав по частям последний интеграл: u=t, dv = te dt , получим                                                         2

                                  2 ⎛                    ⎞
                                               +∞
                                σ
                                                                         2                           2
                                             t    +∞ t
                                     ⎜ − te 2 + e − 2 dt ⎟ .
                                           −
                 M[X 2 ] = a2 +
                                 2π ⎝⎜
                                                  ∫      ⎟
                                               −∞
                                                  −∞
                                                         ⎠
                                                              t2
                                                          −
Так как по правилу Лопиталя lim te                            2
                                                                   = 0 , то
                                           t →∞

                                        σ2
                            M[X ] = a +
                                   2
                                           ⋅ 2π = a 2 + σ 2 .
                                             2

                                        2π
    Поэтому дисперсия нормального распределения случайной величины
будет
               D[ X ] = M [ X 2 ] − M 2 [ X ] = a 2 + σ 2 − a 2 = σ 2 .
    Итак, M[X]=a, D[X]=σ2, σ[X]= σ.


                             Функция Лапласа.
                Функция распределения случайной величины Х,
                    имеющей нормальное распределение

    В дальнейшем будем использовать функцию Лапласа, определяемую ра-
венством
                                                                             2
                                  1 x − t2
                          Φ( x) =    ∫ e dt .
                                  2π 0
Составлены подробные таблицы значений этой функции.
    Укажем некоторые свойства функции Ф(х).