所述离散的概率分布是一个函数,受让人为X(S)=中的每个元素{X1,X2,…,XI,…},其中X是给定的离散随机变量S是样品的空间,概率所述事件发生。X(S)的定义为f(xi)= P(X = xi)的函数f有时称为概率质量函数。
该概率的质量通常以表格形式表示。由于X是离散的随机变量,因此X(S)具有有限数量的事件或可数无穷大。在最常见的离散概率分布中,我们具有均匀分布,二项式分布和泊松分布。
特点
概率分布函数必须满足以下条件:
此外,如果X仅取有限数量的值(例如x1,x2,…,xn),则如果i> ny,则p(xi)= 0,因此条件b的无穷级数变为a有限级数
此函数还具有以下属性:
令B为与随机变量X相关的事件。这意味着B包含在X(S)中。具体来说,假设B = {xi1,xi2,…}。从而:
换句话说,事件B的概率等于与B相关的单个结果的概率之和。
由此可以得出结论,如果a <b,则事件(X≤a)和(a <X≤b)是互斥的,此外,它们的并集是事件(X≤b),因此我们具有:
种类
n点均匀分布
可以说,如果为每个值分配了相同的概率,则随机变量X的分布特征是在n个点上是均匀的。其概率质量函数为:
假设我们有一个实验有两个可能的结果,可以是抛硬币的可能结果是正面或反面,或者选择一个整数,其结果可以是偶数或奇数。这种类型的实验称为Bernoulli测试。
通常,两个可能的结果称为成功和失败,其中p是成功的概率,而1-p是失败的概率。我们可以确定n个伯努利测试中x个成功的概率,它们彼此独立,且具有以下分布。
二项分布
它是代表在n个独立的Bernoulli检验中获得x成功的概率的函数,其成功概率为p。其概率质量函数为:
下图表示二项分布参数的不同值的概率质量函数。
以下分布的名称归功于法国数学家Simeon Poisson(1781-1840),他将其作为二项式分布的极限。
泊松分布
当随机变量X可以以以下概率取正整数值0、1、2、3,…时,它具有参数λ的泊松分布:
在该表达式中,λ是与每个时间单位的事件发生相对应的平均值,并且x是事件发生的次数。
其概率质量函数为:
这是代表泊松分布参数不同值的概率质量函数的图。
请注意,只要成功次数少并且对二项式分布进行的测试数量高,我们就可以始终近似这些分布,因为泊松分布是二项式分布的极限。
这两个分布之间的主要区别在于,虽然二项式取决于两个参数,即n和p,但泊松仅取决于λ,有时将其称为分布强度。
到目前为止,我们仅讨论了不同实验彼此独立的情况下的概率分布。也就是说,当一个结果不受其他结果影响时。
当发生非独立实验的情况时,超几何分布非常有用。
超几何分布
令N为有限集的对象总数,我们可以通过某种方式识别其中的k个对象,从而形成子集K,其子集由其余Nk个元素构成。
如果我们随机选择n个对象,则表示所述选择中属于K的对象数量的随机变量X具有参数N,n和k的超几何分布。其概率质量函数为:
下图代表了超几何分布参数不同值的概率质量函数。
解决的练习
第一次练习
假设无线电管(放置在某种类型的设备中)运行500小时以上的概率为0.2。如果对20个试管进行了测试,那么其中的k个精确地运行超过500小时的概率是多少,k = 0、1,2,…,20?
解
如果X是工作超过500小时的试管数量,我们将假定X具有二项式分布。所以
所以:
对于k≥11,概率小于0.001
因此,我们可以看到这些k在500多个小时内起作用的概率如何增加,直到达到最大值(k = 4)然后开始减小。
第二次练习
一枚硬币被抛6次。当结果昂贵时,我们将说它是成功的。两个脑袋准确出现的概率是多少?
解
对于这种情况,我们有n = 6,成功和失败的概率均为p = q = 1/2
因此,给出两个头的概率(即k = 2)为
第三次练习
找到至少四个脑袋的概率是多少?
解
对于这种情况,我们有k = 4、5或6
第三次练习
假设工厂生产的2%的物品有缺陷。找出在100个项目的样本中存在三个缺陷项目的概率P。
解
对于这种情况,我们可以将n = 100且p = 0.02的二项分布应用于结果:
但是,由于p很小,我们使用λ= np = 2的泊松近似。所以,
参考文献
- 启来涌。具有随机过程的基本概率论。纽约斯普林格出版社
- 肯尼斯·H Rosen。离散数学及其应用。SAMCGRAW-HILL / INTERAMERICANA DEESPAÑA。
- 保罗·迈耶(Paul L. 概率与统计应用。SA ALHAMBRA墨西哥。
- Seymour Lipschutz博士 2000解决离散数学问题。麦格劳·希尔。
- Seymour Lipschutz博士 理论和概率问题。麦格劳·希尔。