Теория вероятностей. Лаговский А.Ф. - 79 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

7
7
ψ
ζ
(u)= ψ
ξ
(u)+ ψ
η
(u)=ia
1
u
σ
1
22
2
u
+ia
2
u
σ
2
22
2
u
=iu(a
1
+a
2
)
()σσ
1
2
2
2
2
+
u
2
.
Вероятность попадания нормальной случайной величины ξ в интервал
[x
1
,x
2
] можно вычислить по формуле
P{x
1
≤ξ≤x
2
}=F
ξ
(х
2
)F
ξ
(х
1
)=Ф(
x
2
a
σ
)Ф(
x
1
a
σ
).
Если же х
2
=а+3σ, а х
1
=а3σ, то
P{
а3σ≤ξ≤ а+3σ}=Ф(3)Ф(3)0,997.
Эта вероятность настолько мало отличается от единицы, что можно ут-
верждать, что событие ⏐ξ−
а<3σ является практически достоверным, то
есть практически нормальная случайная величина никогда не отклоняется
от своего математического ожидания более чем на 3σ.
Вычислим ещё центральные моменты нормальной случайной величи-
ны. По определению
μ
n
=M{(ξ−а)
n
}=
1
2
2
2
2
σπ
σ
()
()
xe dx
n
x
−∞
a
a
, n=0,1,... .
В результате подстановки
x
a
σ
=z получим
μ
n
=
σ
π
n
n
z
ze dz
2
1
2
2
−∞
+∞
.
Если n - нечётное, то μ
n
=0 в силу нечётности подынтегральной функции;
если n - чётное (n=2k), то
μ
2k
=
2
2
2
2
1
2
0
2
σ
π
k
k
z
ze dz
+∞
.
Делая замену переменной t=
z
2
2
, получим
μ
2k
=
2
2
1
2
2
1
2
0
k
k
k
t
tedt
+
+∞
σ
π
=
2
2
1
2
2
k
k
+
σ
π
Г(k+
1
2
)=13...(2k1) σ
2k
=σ
2k
(2k1)!!
Отсюда находим
μ
2
=D{ξ}=σ
2
, μ
4
=3σ
4
, μ
6
=15σ
6
и т. д.
Плотность вероятностей двумерного нормального распределения имеет
вид
p
ξη
(x,y)=
1
21
1
21
2
2
2
2
2
2
2
πσ σ
σ
σσ
σ
{}{}
exp
()
()
{}
()()
{}{}
()
{}
{[ ]}
xy r
r
x
x
r
xy
xy
y
y
−−
+
aabb
,
                                  σ12 u 2        σ 22 u 2             ( σ12 + σ 22 ) 2
        ψζ(u)= ψξ(u)+ ψη(u)=ia1u−         +ia2u−          =iu(a1+a2)−               u.
                                    2               2                       2
    Вероятность попадания нормальной случайной величины ξ в интервал
[x1,x2] можно вычислить по формуле
                                                                                          x2 − a     x −a
                          P{x1≤ξ≤x2}=Fξ(х2)−Fξ(х1)=Ф(                                            )−Ф( 1   ).
                                                                                            σ           σ
Если же х2=а+3σ, а х1=а−3σ, то
                  P{а−3σ≤ξ≤ а+3σ}=Ф(3)−Ф(−3)≈0,997.
    Эта вероятность настолько мало отличается от единицы, что можно ут-
верждать, что событие ⏐ξ−а⏐<3σ является практически достоверным, то
есть практически нормальная случайная величина никогда не отклоняется
от своего математического ожидания более чем на 3σ.
    Вычислим ещё центральные моменты нормальной случайной величи-
ны. По определению
                                                                    ∞                             ( x − a)2
                                                           1                                  −
                        μn=M{(ξ−а)n}=                               ∫ (x − a)                       2σ 2
                                                                                      n
                                                                                          e                   dx , n=0,1,... .
                               σ 2π −∞
                               x−a
      В результате подстановки     =z получим
                                σ
                                                                        +∞             1
                                                               σn                     − z2
                                                   μn=                  ∫
                                                                                 n
                                                                             z       e 2 dz .
                                                               2π       −∞
Если n - нечётное, то μn=0 в силу нечётности подынтегральной функции;
если n - чётное (n=2k), то
                                                                        +∞              1
                                                           2σ 2 k                      − z2
                                               μ2k=                     ∫
                                                                                 2k
                                                                             z        e 2 dz .
                                                               2π       0
                                                   2
                                               z
Делая замену переменной t=                       , получим
                                               2
                  1                                     1
             k+                  1                 k+
         2        2 σ 2 k +∞ k −               2        2 σ 2k                   1
  μ2k=                   ∫  t 2 e − t dt   =                        Г(k+ )=1⋅3⋅...⋅(2k−1) σ2k=σ2k(2k−1)!!
                  2π      0                             2π                       2
Отсюда находим
                     μ2=D{ξ}=σ2, μ4=3σ4, μ6=15σ6 и т. д.
      Плотность вероятностей двумерного нормального распределения имеет
вид
                                                                pξη(x,y)=
                    1                                  1            ( x − a) 2    ( x − a)(y − b) (y − b) 2
                                     {
                                 exp −                         [             − 2r
                                                                                     σ{x}σ{y}
                                                                                                 + 2                             ]} ,
      2πσ{x}σ{y} 1 − r 2                   2(1 − r 2 )               σ 2 {x}                       σ {y}


                                                                                                                                        77