Случайная величина
Как числовая характеристика опыта превращает исходы в удобную вероятностную модель.
Чему научимся
Она сжимает сложный исход до интересующего числа — суммы очков, количества дефектов или времени ожидания — и тем самым позволяет применять единый аппарат распределений, ожидания и дисперсии.
Главная идея. Случайная величина — заранее заданная числовая функция X на исходах опыта. После опыта наблюдается одно её значение, но распределение описывает все возможные значения и вероятности их прообразов.
План рассуждения и проверка понимания
- Определите пространство исходов и точное правило X(ω), включая единицы измерения и кодировку нечисловых признаков.
- Найдите все возможные значения X и для каждого соберите исходы, которые к нему приводят, не предполагая их равновозможность автоматически.
- Сложите вероятности прообразов каждого значения и проверьте, что получившийся закон неотрицателен и нормирован на единицу.
Частая ошибка. Путать исход с числом X или считать разные значения величины равновероятными: у суммы двух костей значение 7 имеет больше прообразов, чем значение 2.
Как проверить себя. Сначала перечислите элементарные исходы и примените к ним функцию; вероятность значения равна сумме весов всех исходов его прообраза, а не одному общему знаменателю значений.
Наглядная модель: Случайная величина
Как числовая характеристика опыта превращает исходы в удобную вероятностную модель.
- Случайная величина → случайная величина
- Случайная величина → исход
- Случайная величина → числовая функция
Проверка пониманияОбъясните тему своими словами
Для двух костей объясните разницу между исходом (1,3), значением суммы X = 4 и событием {X = 4}, перечислив все прообразы и вычислив их вероятность.
В хорошем объяснении есть:
- Названы три упорядоченные пары (1,3), (2,2), (3,1).
- Событие отделено от отдельного исхода, а вероятность получена как 3/36.
Число, зависящее от исхода
Случайная величина — числовая функция на пространстве исходов. Правило вычисления задаётся заранее, а значение зависит от результата опыта. После броска двух костей можно записать исход как упорядоченную пару, а величину определить как сумму очков. Разные исходы способны давать одно и то же значение.
Обозначение относится к функции, а — к конкретному числу. Запись означает вероятность множества всех исходов, для которых сумма равна 7. В конечном пространстве любая числовая функция подходит. В общей теории дополнительно требуется измеримость: множества вида должны быть событиями.
Модель и наблюдение
Число дефектов, время ожидания и результат измерения — разные случайные величины, даже если они связаны с одним опытом. Единицы измерения входят в смысл величины. Полученное в одном опыте значение называют реализацией; оно не заменяет распределение всех возможных значений и их вероятностей.
Три примера
- Бросаем честную кость и определяем как индикатор чётности: 1 для чётного, 0 для нечётного. Тогда , а не .
- Для двух независимых честных костей — сумма очков. Значение 4 возникает при парах , поэтому .
- При выборе коробки с вероятностями 0.6 и 0.4 число находящихся в ней карандашей равно соответственно 2 и 5. Закон величины состоит из этих двух значений с вероятностями 0.6 и 0.4; числа 3 и 4 невозможны.
Ошибки
Исход и значение величины — не одно и то же. Цвет шара сам по себе не число, но его можно кодировать индикатором; тогда нужно объяснить кодировку. Не следует автоматически считать значения равновозможными: сумма двух костей распределена неравномерно.
Формула, смысл и ограничения
Главные формулы с расшифровкой
Формула словами: Каждому исходу ω поставлено в соответствие число X(ω); события вида X ≤ x должны иметь вероятность.
От формулы к наблюдению
Попробуйте самостоятельно
Измените параметры и сопоставьте расчёт с результатами случайного эксперимента.
От простого к сложному
Проверьте себя
Сначала запишите решение самостоятельно. Затем можно открыть намёк, сравнить каждый переход с пошаговым разбором и только после этого посмотреть ответ. Прогресс сохраняется в этом браузере.
Открываем задание…
Открываем задание…
Открываем задание…
Источники и соглашения
Объяснения и задачи — авторские. Источники помогают проверить определения, условия и школьную привязку. Обозначения и параметризация указаны в статье.