4. Todennäköisyyslaskennan kertausta

Samankaltaiset tiedostot
4. Todennäköisyyslaskennan kertausta

Johda jakauman momenttiemäfunktio ja sen avulla jakauman odotusarvo ja varianssi.

Johdatus todennäköisyyslaskentaan Konvergenssikäsitteet ja raja-arvolauseet. TKK (c) Ilkka Mellin (2004) 1

Osa 2: Satunnaismuuttujat ja todennäköisyysjakaumat Konvergenssikäsitteet ja raja arvolauseet

AB TEKNILLINEN KORKEAKOULU

Todennäköisyyslaskenta I, kesä 2017 Helsingin yliopisto/avoin yliopisto Harjoitus 3, ratkaisuehdotuksia

Todennäköisyyslaskenta: Todennäköisyysjakaumia

Normaalijakaumasta johdettuja jakaumia. Normaalijakaumasta johdettuja jakaumia. Normaalijakaumasta johdettuja jakaumia: Mitä opimme?

Tilastollinen todennäköisyys

Satunnaismuuttujien muunnokset ja niiden jakaumat. Satunnaismuuttujien muunnokset ja niiden jakaumat

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A

Johdatus tilastotieteeseen Otos ja otosjakaumat. TKK (c) Ilkka Mellin (2004) 1

Osa 2: Otokset, otosjakaumat ja estimointi

Mat Sovellettu todennäköisyyslaskenta B 5. harjoitukset / Ratkaisut Aiheet: Jatkuvia jakaumia Avainsanat: Jatkuvia jakaumia

Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 3B

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A. Diskreetit jakaumat Jatkuvat jakaumat. Avainsanat:

Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi Esimerkkikokoelma 2

Johdatus tilastotieteeseen Otos ja otosjakaumat. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

1. Valitaan tilanteeseen sopiva stokastinen malli. 2. Sovitetaan malli havaittuun dataan (estimoidaan mallin parametrit).

Tilastolliset luottamusvälit

6.1 Riippumattomat satunnaismuuttujat

1. (Jatkoa Harjoitus 5A tehtävään 4). Monisteen esimerkin mukaan momenttimenetelmän. n ne(y i Y (n) ) = 2E(Y 1 Y (n) ).

Tilastollinen päättömyys, kevät 2017 Harjoitus 5b

Stokastiikan perusteet Harjoitukset 1 (Todennäköisyysavaruus, -mitta ja -funktio)

8. laskuharjoituskierros, vko 11, ratkaisut

HY, MTL / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Todennäköisyyslaskenta IIb, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotuksia.

( ) k 1 = a b. b 1) Binomikertoimen määritelmän mukaan yhtälön vasen puoli kertoo kuinka monta erilaista b-osajoukkoa on a-joukolla.

Osa 2: Otokset, otosjakaumat ja estimointi

EX1 EX 2 EX =

TODENNÄKÖISYYSLASKUN KERTAUS Peruskäsitteitä

Ehdollinen todennäköisyys

Estimaattori, Estimointi, Mediaani, Moodi, Odotusarvo, Parametri, Posteriorijakauma, Tunnusluku

Todennäköisyyslaskenta I. Heikki Ruskeepää

((12345A, 5, 1, 5), (98759K, 1, 5, 2), (33312K, 4, 4, 3), (23453B, 4, 4, 3), (21453U, 3, 3, 3)),

Estimaattori, Estimointi, Mediaani, Moodi, Odotusarvo, Parametri, Posteriorijakauma, Tunnusluku

Johdatus tilastotieteeseen Estimointimenetelmät. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Johdatus todennäköisyyslaskentaan Momenttiemäfunktio ja karakteristinen funktio. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A. Otos- ja otosjakaumat Estimointi Estimointimenetelmät Väliestimointi. Avainsanat:

Ilkka Mellin Todennäköisyyslaskenta. Osa 2: Satunnaismuuttujat ja todennäköisyysjakaumat. Momenttiemäfunktio ja karakteristinen funktio

Diskreettejä jakaumia. Diskreettejä jakaumia. Diskreettejä jakaumia Mitä opimme? 2/3. Diskreettejä jakaumia Mitä opimme? 1/3

Ryhmän osajoukon generoima aliryhmä ja vapaat ryhmät

Tilastollinen päättömyys, kevät 2017 Harjoitus 6A

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Tilastollinen päättely II, kevät 2018 Harjoitus 6A Ratkaisuehdotuksia.

Todennäköisyyslaskenta sivuaineopiskelijoille. Heikki Ruskeepää

Kaksiulotteinen normaalijakauma Mitta-asteikot Havaintoaineiston kuvaaminen ja otostunnusluvut

Äärettämän sarjan (tai vain sarjan) sanotaan suppenevan eli konvergoivan, jos raja-arvo lims

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Todennäköisyyslaskenta: Todennäköisyysjakaumia

Kurssin alkuosan sisältö. Tilastotieteen jatkokurssi. Kurssin loppuosan sisältö. 1. Todennäköisyyslaskenta. Heikki Hyhkö. 1. Todennäköisyyslaskenta

Seuraavat peruslauseet 1-8 voidaan helposti todistaa integraalin määritelmästä. Integroimisjoukko R oletetaan rajoitetuksi Jordanmitalliseksi

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 5 (6 sivua)

Harjoitukset 1 : Tilastokertaus

Luento 7 Luotettavuus Koherentit järjestelmät

****************************************************************** ****************************************************************** 7 Esim.

n = 100 x = %:n luottamusväli µ:lle Vastaus:

Luento 6 Luotettavuus Koherentit järjestelmät

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi Luennot, osa II

Moniulotteisia todennäköisyysjakaumia

Tilastomatematiikka Kevät 2008

Mat Lineaarinen ohjelmointi

Suurten poikkeamien teoriasta sovelluksena satunnaiskulku satunnaisessa ympäristössä. Kirjoittanut: Juha-Antti Isojärvi Ohjaaja: Jaakko Lehtomaa

Olkoon R S otosavaruuksien R ja S karteesinen tulo: Satunnaismuuttujien X ja Y järjestetty pari (X, Y) määrittelee kaksiulotteisen satunnaismuuttujan:

Ilkka Mellin Todennäköisyyslaskenta Osa 3: Todennäköisyysjakaumia Moniulotteisia todennäköisyysjakaumia

Kokonaisvahinkomäärän normaaliapproksimointi vinoille jakaumille

Teoria. Tilastotietojen keruu

Mat Sovellettu todennäköisyyslaskenta B 9. harjoitukset / Ratkaisut Aiheet: Estimointi Estimointimenetelmät Väliestimointi Avainsanat:

Moniulotteisia todennäköisyysjakaumia. Moniulotteisia todennäköisyysjakaumia. Moniulotteisia todennäköisyysjakaumia: Mitä opimme?

Todennäköisyyden ominaisuuksia

Johdatus todennäköisyyslaskentaan Moniulotteisia todennäköisyysjakaumia. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Mat Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007

Tilastolliset menetelmät

Todennäköisyyslaskennan peruskäsitteet. Todennäköisyyslaskennan peruskäsitteet. Todennäköisyyslaskennan peruskäsitteet: Mitä opimme?

LIITTEET Liite A Stirlingin kaavan tarkkuudesta...2. Liite B Lagrangen kertoimet...3

T Datasta tietoon, syksy 2005 Laskuharjoitus 8.12., ratkaisuja Jouni Seppänen

3. Teoriaharjoitukset

Otantajakauma. Otantajakauman käyttö päättelyssä. Otantajakauman käyttö päättelyssä

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Testit suhdeasteikollisille muuttujille. Testit suhdeasteikollisille muuttujille. Testit suhdeasteikollisille muuttujille: Esitiedot

MS-A0503 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Todennäköisyyslaskenta: Todennäköisyys ja sen laskusäännöt

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS

10 Kertolaskusääntö. Kahta tapahtumaa tai satunnaisilmiötä sanotaan riippumattomiksi, jos toisen tulos ei millään tavalla vaikuta toiseen.

Todennäköisyys, että yhden minuutin aikana saapuu 2 4 autoa.

MAT Todennäköisyyslaskenta Tentti / Kimmo Vattulainen

2-suuntainen vaihtoehtoinen hypoteesi

1. (Jatkoa Harjoitus 5A tehtävään 4). Monisteen esimerkin mukaan momenttimenetelmän. n ne(y i Y (n) ) = 2E(Y 1 Y (n) ).

Antti Majaniemi Matematiikka IV Tilastot ja todennäköisyys

Todennäköisyyslaskun kertaus. Heliövaara 1

Testit järjestysasteikollisille muuttujille. Testit järjestysasteikollisille muuttujille. Testit järjestysasteikollisille muuttujille: Esitiedot

5. laskuharjoituskierros, vko 8, ratkaisut

Ilkka Mellin Todennäköisyyslaskenta. Osa 3: Todennäköisyysjakaumia. Diskreettejä jakaumia. TKK (c) Ilkka Mellin (2007) 1

Tehtävä 1. Voidaanko seuraavat luvut esittää kahden neliön summina? Jos voidaan, niin kuinka monella eri tavalla? (i) n = 145 (ii) n = 770.

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A. Moniulotteiset jakaumat. Avainsanat:

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

4.1. Olkoon X mielivaltainen positiivinen satunnaismuuttuja, jonka odotusarvo on

811120P Diskreetit rakenteet

= true C = true) θ i2. = true C = false) Näiden arvot löydetään kuten edellä Kun verkko on opetettu, niin havainto [x 1

ABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Transkriptio:

Sisältö Peruskäsitteet Diskreetit satuaismuuttujat Diskreetit jakaumat (lkm-jakaumat) Jatkuvat satuaismuuttujat Jatkuvat jakaumat (aikajakaumat) Muut satuaismuuttujat lueto04.ppt S-38.45 - Liikeeteoria perusteet - Kevät 006 Otosavaruus, alkeistapaus, tapahtuma Tapahtumie yhdistely Otosavaruus Ω (sample space) o kaikkie mahdolliste alkeistapauste ω (sample) muodostama joukko, ω Ω Esim. 0. Rahaheitto: Ω = {H,T} Esim.. Nopaheitto: Ω = {,,3,4,5,6} Esim.. Asiakkaide lkm joossa: Ω = {0,,,...} Esim. 3. Asiakkaa palveluaika (esim. miuutteia): Ω = { R > 0} Tapahtumat A,B,C,... (evets) ovat otosavaruude Ω mitallisia osajoukkoja, A,B,C,... Ω Esim.. Nopaheitossa parillie luku : A = {,4,6} Esim.. Joo tyhjä : A = {0} Esim. 3. Asiakkaa palvelu kestää yli 3 miuuttia : A = { R > 3.0} Merkitää :llä kaikkie tapahtumie A joukkoa, A Varma tapahtuma: otosavaruus Ω itse Mahdoto tapahtuma: tyhjä joukko 3 Yhdiste (uio) A tai B : A B = {ω Ω ω A tai ω B} Leikkaus (itersectio) A ja B : A B = {ω Ω ω A ja ω B} Komplemetti (complemet) ei A : A c = {ω Ω ω A} Tapahtumat A ja B ovat toistesa poissulkevia (disjoit), jos A B = Kokoelma tapahtumia {B, B, } muodostaa tapahtuma A ositukse (partitio), jos (i) B i B j = kaikilla i j (ii) i B i = A Esim.. Nopaheitossa parittomat ja parilliset luvut osittavat koko otosavaruude: B = {,3,5} ja B = {,4,6} B B B 3 A 4

Todeäköisyys Ehdollie todeäköisyys Tapahtuma A todeäköisyyttä (t, probability) merkitää :lla, [0,] Todeäköisyysmitta P o siis s. joukkofuktio, P: [0,] Omiaisuuksia: (i) 0 A (ii) ) = 0 (iii) Ω) = (iv) A c ) = (v) A = + A (vi) A B = A = + (vii) kokoelma {B i } o tapahtuma A ositus = Σ i B i ) (viii) A B B Oletetaa, että tapahtumalle B: > 0 Määr. Tapahtuma A ehdollie todeäköisyys (coditioal probability) ehdolla B o Seuraus: A A = P ( A = A = B 5 6 Kokoaistodeäköisyyde kaava Bayesi kaava Olkoo kokoelma {B i } otosavaruude Ω ositus Tällöi kokoelma {A B i } o tapahtuma A ositus, jote (kts. kalvo 5) ( vii) = i i P ( A B ) Olkoo kokoelma {B i } otosavaruude Ω ositus Oletetaa, että > 0 ja B i ) > 0 kaikilla i. Tällöi (kts. kalvo 6) A B ) B ) A B ) P ( Bi = i = i i Oletaa lisäksi, että B i ) > 0 kaikilla i. Tällöi (kts. kalvo 6) Näi olle, kokoaistodeäköisyyde kaava ojalla (kts. kalvo 7), P ( B ) A B ) = i i i B = i ) A Bi ) B i B ) A B j j j ) Tätä kutsutaa kokoaistodeäköisyyde kaavaksi B B A B 3 B4 Ω 7 Tätä kutsutaa Bayesi kaavaksi t:iäb i ) kutsutaa tapahtumie B i a priori todeäköisyyksiksi t:iäb i taas saotaa tapahtumie B i a posteriori todeäköisyyksiksi (ehdolla, että tapahtuma A tapahtui) 8

Tilastollie riippumattomuus Satuaismuuttujat Määr. Tapahtumat A ja B ovat riippumattomia (idepedet), jos P ( A = Seuraus: Vastaavasti: A A = = = A B = = = Määr. Reaaliarvoie satuaismuuttuja (sm, radom variable) o mitallie kuvaus otosavaruudesta Ω reaalilukuje joukkoo R, : Ω R jokaisee alkeistapauksee ω Ω liitetää reaaliluku (ω) Mitallisuus (measurability) tarkoittaa, että kaikki tyyppiä { }: = { ω Ω ( ω) } Ω olevat otosavaruude joukot kuuluvat tapahtumie joukkoo, ts. { } Tapahtuma todeäköisyys o site } 9 0 Esimerkki Tapahtuma idikaattori Rahaa heitetää kolme kertaa peräkkäi Otosavaruus: Ω = {( ω, ω, ω3) ω i {H,T}, i =,,3} Olkoo satuaismuuttuja, joka kertoo klaavoje (T = tails) lkm: äissä kolmessa heitossa: ω HHH HHT HTH THH HTT THT TTH TTT (ω) 0 3 Olkoo A mielivaltaie tapahtuma Määr. Satuaismuuttujaa A, joka määritellää kaavalla, ω A A( ω) = 0, ω A saotaa tapahtuma A idikaattoriksi (idicator) Selvästiki: A = } = c A = 0} = A ) =

Kertymäfuktio Satuaismuuttujie tilastollie riippumattomuus Määr. Sm: kertymäfuktio (kf, cumulative distributio fuctio) o kuvaus F : R [0,], joka määritellää kaavalla Kf määrää täydellisesti ko. sm: jakauma (distributio) so. t:t B}, missä B Rja { B} Omiaisuuksia: (i) F o kasvava (ii) F o oikealta jatkuva (iii) F ( ) = 0 (iv) F ( ) = F ( ) } 0 F () Määr. Sm:t ja Y ovat riippumattomia, jos kaikilla ja y, Y y} } Y y} Määr. Sm:t,, ovat täydellisesti riippumattomia, jos kaikilla i ja i,..., } } L } 3 4 Riippumattomie satuaismuuttujie maksimi ja miimi Sisältö Olkoot sm:t,, täydellisesti riippumattomia Merkitää ma := ma{,, }. Tällöi ma }, K, } } L } Merkitää mi := mi{,, }. Tällöi mi > } >, K, > } > } L > } Peruskäsitteet Diskreetit satuaismuuttujat Diskreetit jakaumat (lkm-jakaumat) Jatkuvat satuaismuuttujat Jatkuvat jakaumat (aikajakaumat) Muut satuaismuuttujat 5 6

Diskreetit satuaismuuttujat Pistetodeäköisyysfuktio Määr. Joukkoa A R saotaa diskreetiksi (discrete), jos se o äärellie, A = {,, }, tai umeroituvasti ääretö, A = {,, }. Määr. Sm o diskreetti, jos o olemassa sellaie diskreetti joukko S R, että Seuraus: = } 0 kaikilla S S } = = } = 0 kaikilla S Joukkoa S saotaa sm: arvojoukoksi 7 Olkoo sm diskreetti Sm: jakauma määräävät pistetodeäköisyydet p i, pi : = i}, i S Määr. Sm: pistetodeäköisyysfuktio (ptf, probability mass fuctio) p : R [0,] määritellää kaavalla p, = i i p ( ) : = } = 0, S Kf o tässä tapauksessa seuraava porrasfuktio: p F ( ) } = i i: i S 8 Esimerkki Diskreettie satuaismuuttujie riippumattomuus p () F () Diskreetit sm:t ja Y ovat riippumattomia, jos ja vai jos kaikilla i S ja y j S Y P { = i, Y = y j} = i} Y = y j} 3 4 3 4 pistetodeäköisyysfuktio (ptf) kertymäfuktio (kf) S = {,, 3, 4 } 9 0

Odotusarvo Variassi Määr. Sm: odotusarvo (mea, epectatio) määritellää kaavalla µ : = E[ ]: = = } = p ( ) = pi i S S i Huom.. Odotusarvo o (hyvi) määritelty vai, jos Σ i p i i < Huom.. Jos i 0 ja Σ i p i i =, ii voidaa merkitä E[] = Määr. Sm: variassi (variace) määritellää kaavalla σ : = D [ ]: = Var[ ]: = E[( E[ ]) ] Kätevä kaava (todista!): D [ ] = E[ ] E[ ] Omiaisuuksia: (i) c R E[c] = ce[] (ii) E[ + Y] = E[] + E[Y] (iii) ja Y riippumattomia E[Y] = E[]E[Y] Omiaisuuksia: (i) c R D [c] = c D [] (ii) ja Y riippumattomia D [ + Y] = D [] + D [Y] Kovariassi Muita jakaumaa liittyviä tuuslukuja Määr. Sm:ie ja Y välie kovariassi (covariace) määr. kaavalla Määr. Sm: hajota (stadard deviatio): σ Y : = Cov[, Y ]: = E[( E[ ])( Y E[ Y ])] σ : = D [ ]: = D [ ] Kätevä kaava (todista!): Määr. Sm: variaatiokerroi (coefficiet of variatio): Cov[, Y ] = E[ Y ] E[ ] E[ Y ] D[ ] c : = C[ ]: = E[ ] Omiaisuuksia: (i) Cov[,] = Var[] (ii) Cov[,Y] = Cov[Y,] (iii) Cov[+Y,Z] = Cov[,Z] + Cov[Y,Z] (iv) ja Y riippumattomia Cov[,Y] = 0 3 Määr. Sm: k:s mometti (momet), k =,,...: ( k) k µ : = E[ ] 4

Riippumattomie satuaismuuttujie keskiarvo Suurte lukuje laki (SLL) Olkoot sm:t,, riippumattomia ja samoi jakautueita (IID) odotusarvoaa µ ja variassiaa σ Merkitää äide sm:ie keskiarvoa (sample mea) seuraavasti: : = i i= Tällöi (todista!) E[ ] = µ D σ [ ] = D[ σ ] = 5 Olkoot sm:t,, riippumattomia ja samoi jakautueita (IID) odotusarvoaa µ ja variassiaa σ Heikko suurte lukuje laki: kaikilla ε > 0 Vahva suurte lukuje laki: todeäköisyydellä Seuraus: Suurilla : arvoilla µ > ε} 0 µ µ 6 Sisältö Beroulli-jakauma Peruskäsitteet Diskreetit satuaismuuttujat Diskreetit jakaumat (lkm-jakaumat) Jatkuvat satuaismuuttujat Jatkuvat jakaumat (aikajakaumat) Muut satuaismuuttujat kuvaa yksittäistä satuaiskoetta, joka tuloksea joko oistumie () tai epäoistumie (0); vrt. rahaheitto oistumie t:llä p (ja epäoistumie t:llä p) Arvojoukko: S = {0,} Pistetodeöisyydet: Beroulli( p), p (0,) P { = 0} = p, = } = p Odotusarvo: E[] = ( p) 0 + p = p Toie mometti: E[ ] = ( p) 0 + p = p Variassi: D [] = E[ ] E[] = p p = p( p) 7 8

Biomijakauma Geometrie jakauma Bi(, p), {,,...}, p (0,) Geom( p), p (0,) oistumiste lkm :ssä perättäisessä ja toisistaa riippumattomassa satuaiskokeessa; = + + (missä i Beroulli(p)) = satuaiskokeide lkm p = oistumise t yksittäisessä satuaiskokeessa ( ) =! i i!( i)! Arvojoukko: S = {0,,,}! = ( ) L Pistetodeäköisyydet: i i ( ) p ( p = i} = i ) Odotusarvo: E[] = E[ ] + + E[ ] = p Variassi: D [] = D [ ] + + D [ ] = p( p) riippumattomuus! peräkkäiste oistumiste lkm ee esimmäistä epäoistumista (sarjassa peräkkäisiä ja toisistaa riippumattomia satuaiskokeita) p = oistumise t yksittäisessä satuaiskokeessa Arvojoukko: S = {0,, } Pistetodeäköisyydet: i = i} = p ( p) Odotusarvo: E[] = i ip i ( p) = p/( p) Toie mometti: E[ ] = i i p i ( p) = (p/( p)) + p/( p) Variassi: D [] = E[ ] E[] = p/( p) 9 30 Geometrise jakauma uohtavaisuusomiaisuus Geometrisesti jakautueide satuaismuuttujie miimi Geometrisella jakaumalla o s. uohtavaisuusomiaisuus (memoryless property): kaikilla i,j {0,,...} Todista! i + j i} j} Ohje: Todista esi, että i} = p i Olkoot sm:t Geom(p ) ja Geom(p ) riippumattomia Tällöi ja Todista! Ohje: Kts. kalvo 5 mi : = mi{, } Geom( p p) mi p = } = i i p p, i {,} 3 3

Poisso-jakauma Esimerkki biomijakauma rajatapaus, ku ja p 0 site, että p a Arvojoukko: S = {0,, } Pistetodeäköisyydet: a i a = i} = e i! Odotusarvo: E[] = a Poisso ( a), a > 0 Toie mometti: E[( )] = a E[ ] = a + a Variassi: D [] = E[ ] E[] = a Oletetaa, että paikalliskeskuksee o kytkettyä 00 tilaajaa yksittäise tilaaja omiaisliikee o 0.0 erlagia tilaajat toimivat toisistaa riippumattomasti Tällöi käyissäolevie puheluje lkm Bi(00,0.0) Vastaava Poisso-approksimaatio: Poisso(.0) Pistetodeäköisyyksie vertailua: 0 3 4 5 Bi(00,0.0).36.679.693.795.0893.0354 Poisso(.0).353.70.70.804.090.036 33 34 Poisso-jakauma omiaisuuksia Sisältö (i) Summa: Olkoot sm:t Poisso(a ) ja Poisso(a ) riippumattomia. Tällöi + Poisso( a + a) (ii) Satuaisotata: Olkoo Poisso(a) alkioide lkm (jossaki satuaise kokoisessa joukossa). Valitaa äistä alkioista satuaie osajoukko (jokaie yksittäie alkio otetaa mukaa t:llä p), joka kokoa merkitää Y:llä. Tällöi Peruskäsitteet Diskreetit satuaismuuttujat Diskreetit jakaumat (lkm-jakaumat) Jatkuvat satuaismuuttujat Jatkuvat jakaumat (aikajakaumat) Muut satuaismuuttujat Y Poisso( pa) (iii) Satuaislajittelu: Olkoot sm:t ja Y kute yllä (ii). Merk. Z = Y. Tällöi Y ja Z ovat riippumattomia (ehdolla, että :ä ei tueta), Z Poisso(( p) a) 35 36

Jatkuvat satuaismuutujat Esimerkki Määr. Sm o jatkuva (cotiuous), jos o olemassa sellaie itegroituva fuktio f : R R +, että kaikilla Rpätee F ( ) : } = f ( y) dy Fuktiota f saotaa sm: tiheysfuktioksi (tf, probability desity fuctio) Joukkoa S, missä f > 0, saotaa sm: arvojoukoksi Omiaisuuksia: (i) = } = 0 kaikilla R (ii) a < < b} a b} = a b f () d (iii) A} = A f () d (iv) R} = - f () d = S f () d = 37 f () F () 3 3 tiheysfuktio (tf) kertymäfuktio (kf) S = (, 3 ) 38 Odotusarvo ja muita jakaumaa liittyviä tuuslukuja Sisältö Määr. Sm: odotusarvo (mea) määritellää kaavalla µ : = E[ ]: = f ( ) d Huom.. Odotusarvo o (hyvi) määritelty vai, jos - f () d < Huom.. Jos S =R + ja 0 f () =, ii voidaa merkitä E[] = Jatkuva sm: odotusarvolla o samat omiaisuudet kui diskreeti sm: odotusarvolla (kts. kalvo ) Muut jakaumaa liittyvät tuusluvut (variassi, kovariassi,...) määritellää odotusarvo avulla täsmällee samoi kui diskreeti sm: tapauksessa Näi olle myös äide tuuslukuje omiaisuudet säilyvät (kts. kalvot -4) 39 Peruskäsitteet Diskreetit satuaismuuttujat Diskreetit jakaumat (lkm-jakaumat) Jatkuvat satuaismuuttujat Jatkuvat jakaumat (aikajakaumat) Muut satuaismuuttujat 40

Tasajakauma Ekspoettijakauma U( a, b), a < b Ep ( λ), λ > 0 jatkuva vastie opaheitolle (kaikki arvot yhtä todeäköisiä ) Arvojoukko: S = (a,b) Tiheysfuktio (tf): Kertymäfuktio (kf): f ( ) =, ( a, b) b a F ( ) : } a = =, ( a, b) b a Odotusarvo: E[] = a b /(b a) d = (a + b)/ Toie mometti: E[ ] = a b /(b a) d = (a + ab + b )/3 Variassi: D [] = E[ ] E[] = (b a) / 4 geometrise jakauma jatkuva vastie ( epäoistumie t:llä λdt) (t,t+h] > t} = λh + o(h), missä o(h)/h 0, ku h 0 Arvojoukko: S = (0, ) Tiheysfuktio (tf): λ f ( ) = λe, > 0 Kertymäfuktio (kf): λ F ( ) : } = e, > 0 Odotusarvo: E[] = 0 λ ep( λ) d = /λ Toie mometti: E[ ] = 0 λ ep( λ) d = /λ Variassi: D [] = E[ ] E[] = /λ 4 Ekspoettijakauma uohtavaisuusomiaisuus Ekspoetiaalisesti jakautueide satuaismuuttujie miimi Ekspoettijakaumalla o s. uohtavaisuusomiaisuus (memoryless property): kaikilla,y (0, ) Todista! P { > + y > } > y} Ohje: Todista esi, että > } = e λ Sovellus: Oletetaa, että puheluje pitoajat ovat ekspoetiaalisesti jakautueita odotusarvoaa h miuuttia. Tarkastellaa puhelua, joka o jo kestäyt aja miuuttia. Uohtavaisuusomiaisuude ojalla tällä ei ole mitää merkitystä puhelu jäljellä oleva kesto kaalta: keskimääri tällaie puhelu kestää vielä h miuuttia (siis + h miuuttia kaikekaikkiaa)! 43 Olkoot sm:t Ep(λ ) ja Ep(λ ) riippumattomia. Tällöi ja Todista! Ohje: Kts. kalvo 5 mi : = mi{, } Ep( λ + λ) mi λ = } = i i λ + λ, i {,} 44

Normeerattu ormaalijakauma Normaalijakauma N(0,) N( µ, σ ), µ R, σ > 0 riippumattomie ja samoi jakautueide (odotusarvoa 0 ja variassia ) sm:ie ormeeratu summa rajatapaus (kts. kalvo 48) Arvojoukko: S = (, ) Tiheysfuktio (tf): f ( ) ( ) : = ϕ = e π Kertymäfuktio (kf): F ( ) : } = Φ( ) : = ϕ( y) dy Odotusarvo: E[] = 0 (tf symmetrie!) Variassi: D [] = 45 jos( µ)/σ N(0,) Arvojoukko: S = (, ) Tiheysfuktio (tf): ( ) f ( ) : = F '( ) = σ ϕ µ σ Kertymäfuktio (kf): µ µ µ F ( ) : } = P = Φ σ σ σ { } ( ) Odotusarvo: E[] = µ+σe[( µ)/σ] = µ (tf symmetr. µ: suhtee) Variassi: D [] =σ D [( µ)/σ] =σ 46 Normaalijakauma omiaisuuksia Keskeie raja-arvolause (KRL) (i) Lieaarimuuos: Olk. N(µ,σ ) ja α,β R. Tällöi Y : = α + β N( αµ + β, α σ ) (ii) Summa: Olkoot sm:t N(µ,σ ) ja N(µ,σ ) riippumattomia. Tällöi + N( µ + µ, σ + σ ) Olkoot sm:t,, riippumattomia ja samoi jakautueita (IID) odotusarvoaa µ ja variassiaa σ (ja lisäksi kolmas mometti olemassa) Keskeie raja-arvolause: i.d. ( µ ) N(0,) σ / (iii) Otoskeskiarvo: Olkoot sm:t i N(µ,σ ), i =,, riippumattomia ja samoi jakautueita (IID) oudattae ormaalijakaumaa. Tällöi iide keskiarvolle (vrt. kalvo 5) pätee : N(, = i µ σ ) i= Seuraus: Suurilla : arvoilla N( µ, σ ) 47 48

Sisältö Muita satuaismuuttujia Peruskäsitteet Diskreetit satuaismuuttujat Diskreetit jakaumat (lkm-jakaumat) Jatkuvat satuaismuuttujat Jatkuvat jakaumat (aikajakaumat) Muut satuaismuuttujat Puhtaasti diskreettie ja jatkuvie sm:ie lisäksi o olemassa äide sekamuotoja Esimerkki: Merk. W:llä asiakkaa odotusaikaa M/M/ joossa. Sm: W jakaumalla o s. atomi ollassa (ts. W = 0} = ρ>0), mutta muute jakauma o jatkuva F W () ρ 0 0 49 50 Saastoa otosavaruus = sample space tapahtuma = evet todeäköisyys = probability ehdollie t = coditioal probability riippumattomuus = idepedece satuaismuuttuja = radom variable idikaattori = idicator jakauma = distributio kertymäfuktio = cumulative distributio fuctio diskreetti = discrete pistetodeäköisyysfuktio = probability mass fuctio odotusarvo = mea (value) = epectatio variassi = variace kovariassi = covariace hajota = stadard deviatio variaatiokerroi = coefficiet of variatio suurte lukuje laki = law of large umbers jatkuva = cotiuous tiheysfuktio = probability desity fuctio uohtavaisuusomiaisuus = memoryless property keskeie raja-arvolause = cetral limit theorem 5