Rozdělení pravděpodobnosti je zákon, který popisuje rozsah hodnot náhodné veličiny a odpovídající pravděpodobnosti výskytu těchto hodnot.
Nechť je dán pravděpodobnostní prostor a na něm je definována náhodná proměnná . Konkrétně, podle definice, je měřitelné mapování měřitelného prostoru do měřitelného prostoru , kde označuje Borel sigma-algebru na . Potom náhodná proměnná vyvolá míru pravděpodobnosti takto :
Míra se nazývá rozdělení náhodné veličiny . Jinými slovy, , tak nastaví pravděpodobnost, že náhodná proměnná spadne do množiny .
Funkce se nazývá (kumulativní) distribuční funkce náhodné veličiny . Věta vyplývá z vlastností pravděpodobnosti :
Distribuční funkce libovolné náhodné proměnné splňuje následující tři vlastnosti:
Ze skutečnosti, že Borelova sigma-algebra na reálné čáře je generována rodinou intervalů tvaru , vyplývá následující věta :
Jakákoli funkce , která splňuje tři výše uvedené vlastnosti, je distribuční funkcí pro určitou distribuci .
Pro rozdělení pravděpodobnosti, která mají určité vlastnosti, existují pohodlnější způsoby, jak je specifikovat. Distribuce (a náhodné veličiny) se přitom obvykle klasifikují podle charakteru distribučních funkcí [1] .
Náhodná proměnná se nazývá jednoduchá nebo diskrétní , pokud nemá více než spočetný počet hodnot. To znamená , kde je oddíl .
Rozdělení jednoduché náhodné veličiny je pak podle definice dáno vztahem: . Zavedením notace můžete definovat funkci . Vzhledem k vlastnostem pravděpodobnosti . Pomocí počitatelné aditivity je snadné ukázat, že tato funkce jednoznačně určuje rozdělení .
Soubor pravděpodobností kde se nazývá rozdělení pravděpodobnosti diskrétní náhodné veličiny . Soubor hodnot a pravděpodobností se nazývá diskrétní zákon rozdělení pravděpodobnosti [2] .
Pro ilustraci výše uvedeného zvažte následující příklad.
Nechť je funkce definována tak, že a . Tato funkce definuje rozdělení náhodné veličiny , pro kterou (viz Bernoulliho rozdělení , kde náhodná veličina nabývá hodnot ). Náhodná veličina je modelem vyváženého hodu mincí.
Jiné příklady jednotlivých náhodných proměnných jsou Poissonovo rozdělení , binomické rozdělení , geometrické rozdělení .
Diskrétní distribuce má následující vlastnosti:
Mřížkové rozdělení je rozdělení s diskrétní distribuční funkcí a body diskontinuity distribuční funkce tvoří podmnožinu bodů tvaru , kde je reálné, , je celé číslo [3] .
Teorém. Aby distribuční funkce byla mřížková s krokem , je nutné a postačující, aby její charakteristická funkce splňovala vztah [3] .
Distribuce náhodné proměnné je řekl, aby byl absolutně spojitý jestliže tam existuje non-záporná funkce takový to . Funkce se pak nazývá rozdělení hustoty pravděpodobnosti náhodné veličiny . Funkce takových distribucí je absolutně spojitá ve smyslu Lebesguea.
Příklady absolutně spojitých rozdělení jsou normální rozdělení , rovnoměrné rozdělení , exponenciální rozdělení , Cauchyho rozdělení .
Příklad. Nechat , kdy a jinak. Pak pokud .
Pro jakoukoli hustotu distribuce platí následující vlastnosti:
Platí to i obráceně - pokud je funkce taková, že:
pak existuje rozdělení takové, že je jeho hustota.
Aplikace Newton-Leibnizova vzorce vede k následujícím vztahům mezi funkcí a hustotou absolutně spojitého rozdělení:
.
Teorém. Jestliže je spojitá hustota distribuce a je její distribuční funkcí, pak
Při konstrukci rozdělení založeného na empirických (experimentálních) datech je třeba se vyvarovat zaokrouhlovacích chyb .
Kromě diskrétních a spojitých náhodných proměnných existují proměnné, které nejsou ani diskrétní, ani spojité na žádném intervalu. Mezi takové náhodné veličiny patří například ty, jejichž distribuční funkce jsou spojité, ale rostou pouze na množině Lebesgueovy míry nula [4] .
Singulární distribuce jsou ta soustředěná na množinu nulové míry (obvykle Lebesgueovy míry ).
název | Označení | Parametr | Dopravce | Hustota (sekvence pravděpodobností) | Rohož. očekávání | Disperze | charakteristická funkce |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Diskrétní uniforma | |||||||
Bernoulli | |||||||
Binomický | |||||||
jed | |||||||
Geometrický |
název | Označení | Parametr | Dopravce | Hustota pravděpodobnosti | Distribuční funkce F(x) | charakteristická funkce | Očekávaná hodnota | Medián | Móda | Disperze | Koeficient asymetrie | Kurtózní koeficient | Diferenciální entropie | Generující funkce momentů |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
stejnoměrný průběžný | , — faktor posunu , — faktor měřítka | libovolné číslo ze segmentu | ||||||||||||
normální (gaussovský) | — faktor posunu , — faktor měřítka | |||||||||||||
lognormální | ||||||||||||||
Gamma distribuce | v | v | ||||||||||||
Exponenciální | ||||||||||||||
Laplace | — faktor měřítka , — faktor posunu | |||||||||||||
Cauchy | — faktor posunu , — faktor měřítka | Ne | Ne | Ne | Ne | |||||||||
Beta distribuce | pro | pro | ||||||||||||
chí-kvadrát | je počet stupňů volnosti | o | -li | , pokud | ||||||||||
Student | je počet stupňů volnosti | pro | , pokud | , pokud | , pokud | , pokud | Ne | |||||||
Rybář | - počet stupňů volnosti | , pokud | , pokud | -li | -li |
|||||||||
Rayleigh | ||||||||||||||
Weibulla | - faktor měřítka , - faktor tvaru | pro | ||||||||||||
Logistické | , | pro | pro | |||||||||||
Wigner | - poloměr | pro | ||||||||||||
Pareto | je měřítkový faktor , | , pokud | v | v | v | Ne |
kde je funkce gama , je neúplná funkce gama , je funkce digama , je funkce beta , je regularizovaná neúplná funkce beta , je hypergeometrická funkce , je Besselova funkce , je modifikovaná Besselova funkce prvního druhu , je modifikovaná Besselova funkce druhého druhu rodu , je funkce Tricomi .
název | Označení | Parametr | Dopravce | Hustota (sekvence pravděpodobností) | Rohož. očekávání | Disperze | charakteristická funkce |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Gaussův | - sym. a neonové. def. |
Slovníky a encyklopedie | ||||
---|---|---|---|---|
|
Rozdělení pravděpodobnosti | |
---|---|
Oddělený | |
Absolutně kontinuální |