Rp(k) ehtimol uchun ushbu
taqribiy formula o`rinli bo`ladi.
Agar
Рn
k
1 e
х
k
np
2
2
np1
p
(23.21)
deyilsa, u holda
k
np
2
х2
2
np1
p 2
bo`lib, yuqoridagi (23.20) formula quyidagi ko`rinishga keladi.
Рn
k
1 e 2
1 1 e 2
Ushbu
х
eх2 2 belgilash kiritsak, u holda
Рn k
1 х.
(23.21)
Bu erda х juft funktsiya bo`lib, uning qiymatlari uchun jadvallar tuzilgan
Misol. Har bir ekilgan chigitni unib chiqish (A hodisa) ehtimoli o`zgarmas bo`lib, R(A) = r = 0,8 ga teng bo`lsa, ekilgan 100 ta chigitdan unib chiqqanlar soni 85 ta bo`lish ehtimolini toping.
echish. Masala shartiga ko`ra p = 100, r = R(A) = 0,8, q = 1 - r = 0,2, k = 85. Ravshanki, talab qilingan R100 (85) ehtimolni Bernulli formulasi bilan
Р100 85
100!
85!85!
0,8
85 0,2
15
aniq hisoblash (n – katta bo`lgan holda) juda qiyin, bunday holda
r - o`zgarmas (0
х
85 100 0,8
100 0,8 0,2
5 1,25.
4
Muavr — Laplasning lokal teoremasiga asosan
Р100 85
1
100 0,8 0,2
1,25 1 1,25.
4
Ilovadagi jadvaldan
1,25 0,1826
ekanligidan, talab qilingan ehtimollik
Р100 85
1 0,1826 0,0456
4
bo`ladi.
Mazkur bobning 7-§ da
p ta
erkli tajribada A hodisaning kami bilan
k1 marta va ko`pi bilan
k2 marta ro`y berish hodisasi
k1
k2 ning ehtimoli bo`lishini ko`rgan edik.
k2
Рn k1 k2
Pn m
mk1
Muavr — Laplasning integral teoremasn p etarlicha katta bo`lganda Рn k1 k2
ehtimolni taqribiy ifodalovchi formulani beradi.
23.8-teorema. Bernulli sxemasida lokal teorema shartlari
Рn
k1
k2
uchun ushbu
ehtimol
Рn
k1
k2
1
taqribiy formula o`rinli bo`ladi, bu erda 0 < r < 1.
Ushbu
e 2 dx
1
x
x
e
0
t 2
dt
(23.23)
Laplas funktsiyasi toq funktsiya bo`lib, x ning turli qiymatlariga integralning mos qiymatlari jadvali tuzilgan
Misol. Tavakkaliga olingan pillaning yaroqsiz chiqish ehtimoli 0,2 ga teng. Tasodifan olingan 400 ta pilladan 70 tadan 130 tagacha yaroqsiz bo`lish ehtimoli topilsin.
echish. Shartga ko`ra p = 400, k1 = 70, k2 = 130, r = 0,2, q = 1 - r = 0,8 bo`ladi. Ravshanki,
x
70 400 0,2
400 0,21 0,21 0,2
10 1,25; 8
х 6,25.
Yuqorida keltirilgan (23.24) formulaga muvofiq izlanayotgan
ehtimol taxminan
Рn
k1
k2
Р40070 130 6,25 1,25
bo`ladi. Jadvaldan hamda x ning toq funktsiyaligini e`tiborga olib quyidagilarni topamiz:
F(-1,25) = -0,39435, F(6,25) = 0,5
(2-ilovaga qaralsin), u holda
Р40070 130 0,5 0,39435 0,89435
bo`ladi. Demak, izlanayotgan ehtimollik
Р40070 130 0,89435.
Faraz qilaylik, p ta erkli tajribada A hodisa marta ro`y bersin. Har bir tajribada A hodisaning
ro`y berish ehtimoli r (0
bo`lsin. Ma`lumki,
miqdor A hodisaning nisbiy chastotasi bo`ladi.
n
Yuqorida keltirilgan Muavr—Laplasning integral teoremasidan foydalanib, nisbiy chastota
ning o`zgarmas ehtimol r dan chetlanish ehtimolini topish mumkin:
n
0
ehtimoli uchun
olinganda ham ushbu
p
n
tengsizlik orqali ifodalanadigan hodisaning
n
Р p 2
p1 p
taqribiy formula o`rinli bo`lishini ko`rsatamiz.
Ravshanki,
p
n
p
n
np
n
P p P
np
(23.25)
n
Muavr—Laplasning integral teoremasidan foydalanib topamiz:
P
np
1
x 2 2
1
n
e
x 2
2dx
e
0
dx 2
p1 p .
Bu holda (23.25) munosabatdan
p n
P
n
2
p1
p
(23.26)
bo`lishi kelib chiqadi. Bu formuladai , p va ehtimol qiymatlarini topish mumkin.
Misol. A—tangani tashlash tajribasida tanganing gerbli tomoni
bilan tushish xodisasi
bo`lsin. Tangani 400 marta tashlanganda A xodisa nisbny chastotasi
ning 0,5 ehtimoldan 400
absolyut kiymat bo`yicha chetlanishi 0,08 dan kichik bo`lish ehtimolini toping.
echish. Shartga ko`ra p=400, r=0,5, = 0,08. U holda (23.26) formulaga asosan:
400
P 0,5
0,8 2 0,08
23,2.
0,5 0,5
Jadvaldan F(3,2) = 0,49931 ni olsak,
bo`ladi.
P
400
0,5
0,8
0,99862
7- §. Puasson teoremasi
Biz yuqorida o`rgangan Bernulli sxemasida p ta erkli tajribada A hodisaning k marta ro`y berishi ehtimoli Bernulli formulasi bilan hisoblanishini ko`rdik. Bernulli formulasini keltirib chiqarishda A hodisaning har bir tajribada ro`y berish ehtimoli o`zgarmas va u r ga teng bo`lsin deb olindi (0 < r < 1].
Ko`pgina masalalarda hodisaning ro`y berish ehtimoli r tajribalar soni p ga bog`liq bo`lib, p ning ortib borishi bilan r ning kamayib borishiga bog`langan bo`ladi. Bunday holda Bernulli sxemasi uchun kuyidagi teorema o`rinli bo`ladi.
23.6-teorema. (Puasson teoremasi). Agar Bernulli sxemasida n da r 0 va pr (>0)
bo`lsa, u holda n da ushbu munosabat o`rinli bo`ladi:
k k
Рn k
e yoki
k!
Рn k k! e .
(23.16)
Bu taqribiy formulani Puasson formulasi deyiladi.
n
k! n k !
Isbot. Ma`lumki, p ta o`zaro erkli tajribada A hodisaning k marta ro`y berish ehtimoli
n
Рn
k
Ck рk 1
р
nk
bo`ladi, bunda Сk
n! . Keyingi tenglikni quyidagicha yozib olamiz:
Сk n! 1 2 3...n k n k 1...n nn 1...n k 1
n k!n k ! k!1 2 3...n k k!
n n1 1 n1 2 ...n1 k 1
n n
n nk
1
2 k 1
1
1
...1 .
k!
Bu tenglikdan esa
k!
n
n
n
k! Сk
1 1
1 2
...
1 k 1
(23.17)
bo`lishi kelib chiqadi.
nk n
n
n
n
Endi 0
ak 1
1 k n, n 1 sonlar uchun o`rinli bo`lgan ushbu
1
a1 1
a2 ...1
an 1
a1
a2 ...
an
sodda tengsizlikdan foydalanib topamiz.
1 1 1 2 ...1 k 1 1 1 2 ... k 1.
Ravshanki,
n
n
n
n
n
n
1 2 ... k 1 1 1 2 ... k 1 1 k 1k kk 1.
1 1 1 2 ...1 k 1 1 kk 1.
(23.18)
n
n
n
2n
Natijada (23.17), (23.18) munosabatlardan
k! Сk 1 kk 1
nk n 2n
bo`lishi kelib chiqadi. Agar
k! Сk 1 ekanligini e`tiborga olsak, u holda
nk n
1 k k 1 k! Сk 1
bo`lishini, ya`ni
2n nk n
nk
kk 1 k nk
1
k!
Сn
2n k!
bo`lishini topamiz. Bu tengsizlikni hosil bo`ladi:
pk 1
p
nk
ga ko`paytirsak, unda quyidagi tengsizliklar
kk 1 nk
k
nk
k k
nk nk
k
nk
Demak
1 2
n
k! р 1
p
Сn р 1
p
р 1
p .
k!
kk 1 nk
k
nk
nk
k
nk
1 2
n
k! р 1
p
Pn k
р 1
p .
k!
(23.19)
Endi shu tengsizlikda qatnashuvchi
n pk 1
k
k!
pnk
ifodani quyidagicha yozamiz:
k
n pk 1
k!
nk
np
k
1
p
k!
pk 1
pn
n np
npk k
np n
npk k
np np
1
p
k!
1
n
1
p
k!
1
.
n
Agar n da pr,
1 kk 1 1, 2
n
1
p
k 1
p 0 va
np
k
1
p
k 1
np
np
k
e
bo`lishini e`tiborga olsak, unda (23.19) munosabatdan
Рn k
Ck р
k 1
nk k
e
р
k!
n
bo`lishini topamiz. Teorema isbotlandi.
Puasson formulasi tajribalar soni etarlicha katta bo`lib, har bir tajribada hodisaning ro`y
berish ehtimoli r etarlicha kichik bo`lganda Рn k ehtimolni taqribiy hisoblashga imkon beradi.
Misol. Darslik 200000 nusxada bosib chiqarilgan. Darslikning yaroqsiz (brak) bo`lish ehtimoli 0,00005 ga teng. Bu tirajda rosa beshta yaroqsiz kitob bo`lish ehtimoli topilsin.
echish. Shartga ko`ra n = 200000, r = 0,00005, k = 5. U holda pr=2000000,00005
= 10 bo`lib, (23.16) formulaga asosan
Рn
k
k
e
k!
10
5
5!
e10
0,0375
bo`ladi. Demak,
izlanayotgan ehtimol Р200000 5 0,0375 bo`ladi.
8-§. Diskret tasodifiy miqdorlar
diskret tasodifiy miqdor bo`lib, uning qabul qilishi mumkin bo`lgan qiymatlari x1, x2,
…, xp bo`lsin.
Agar tasodifiy miqdorning qabul qilishi mumkin bo`lgan qiymatlarining ehtimollari ma`lum bo`lsa, diskret tasodifiy miqdorning taqsimoti berilgan deyiladi.
Aytaylik, diskret tasodifiy miqdor
x1, x2, …,
xp qiymatlarni mos ravishda
r1, r2,
…, rp ehtimollar bilan qabul qilsin:
Р
х1
р1,
Р
х2
р2 , ...,
Р
хn
рn .
Bu ma`lumotlardan foydalaiib quyidagi jadvalni tuzamiz:
|
X1
|
x2
|
…
|
xp
|
R( xk )
|
R1
|
r2
|
…
|
Rn
|
Bu jadvalning birinchi satrida tasodifiy miqdorning qabul qilishi mumkin bo`lgan qiymatlari, ikkinchi satrida esa ularga mos ehtimollari yozilgan.
Ravshanki:
х1, х2, ..., хn
hodisalar bir-biriga bog`liq bo`lmagan hodisalar bo`lib, tasodifiy miqdor, albatta bitta qiymatni qabul qilishi kerak bo`lgani uchun
х1
х2 ...
хn
U
bo`ladi {U — muqarrar hodisa).
Qo`shish teoremasidan foydalanib topamiz:
n
P х1 P х2 ...P хn PU .
Natiyjada r1 + r2 +…+ rp =1, ya`ni pk 1 tenglikka kelamiz. Bu esa tasodifiy
k 1
miqdorning qabul qilishi mumkin bo`lgan barcha qiymatlari ehtimollarining yig`indisi 1 ga teng bo`lishini bildiradi.
Diskret tasodifiy miqdor uchun kiritilgan yuqoridagi (24.1) jadval tasodifiy miqdorni to`la tavsiflab beradi. Shuning uchun ham (24.1) jadval diskret tasodifiy miqdor extimollarining taqsimot
konuni deb ataladi.
Diskret tasodifiy miqdorning ba`zi muhim taqsimot qonunlarini keltiramiz.
p ta o`zaro erkin tajriba o`tkazilgan bo`lib, har bir tajribada A hodisaning ro`y berish ehtimoli o`zgarmas r ga teng bo`lsin. Bunday tajribada A hodisaning k marta ro`y berish ehtimoli
n
Рn
k
Ck рk 1
р
nk
ga teng edi: Bu holda diskret tasodifiy miqdor ning qabul qilishi
mumkin bo`lgan qiymatlari : 0, 1, 2, …, p bo`ladi: Ravshanki, tasodifiy miqdor bu qiymatlarni mos ravishda ushbu
n
Рn k Рn k Ck рk 1 рnk ,
k 0, n
ehtimollar bilan qabul qiladi hamda Natijada ushbu
Pn
k
p
q
n 1 .
k 0
k
|
0
|
1
|
2
|
…
|
k
|
…
|
n
|
Рn k Рn k
|
1 рn
|
C1 p1 рn1
n
|
C 2 p2 1 рn2
n
|
…
|
Ck pk 1 рnk n
|
…
|
pn
|
jadvalga ega bo`lamiz. Odatda bu jadval binomial taqsimot deb ataladi.
Misol. Ekilgan har bir chigitning unib chiqish ehtimoli 0,8 ga teng bo`lsa, ekilgan 3 ta chigitdan unib chiqqan chigitlar sonining qonuni tuzilsin.
echish. Ekilgan har bir chigit unib chiqishi ham, unib chiqmasligi ham mumkin. Ekilgan 3 ta chigitdan unib chiqishlar soni tasodifiy miqdor bo`lib, u 0, 1, 2, 3 qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Bu qiymatlarni qabul qilish ehtimoli Bernulli formulasi yordamida topiladi:
3
Р3 0 С 0 р01 р3 0,80 0,23 0,008,
3
3
3
Р3 1 С1 р1 р2 3 0,8 0,22 0,096, Р3 2 С 2 р21 р 3 0,82 0,2 0,384, Р3 0 С3 р31 р0 0,83 0,20 0,512.
Demak, ekilgan 3 ta chigitdan unib chiqishlar soni tasodifiy mikdorning taqsimot qonuni quyidagicha bo`ladi:
|
0
|
1
|
2
|
3
|
R
|
0,008
|
0,096
|
0,384
|
0,512
|
Ravshanki, bu ehtimollar yig`indisi:
0,008 + 0,096 + 0,384 + 0,512 = 1.
24.1-eslatma. tasodifiy miqdor 0, 1, 2, 3, ... qiymatlarni ushbu
ehtimollar bilan qabul qilsin.
Р
ke
k
k!
(k = 0, 1, 2, ...)
Natijada quyidagi taqsimot jadvali hosil bo`ladi.
|
0
|
1
|
2
|
…
|
Р k
|
е
|
е
|
2
е
2!
|
…
|
Bu jadval
Puasson taqsimoti deb ataladi. Bu erda
ke
k
0
k!
Pn k
k 0
e
k 0
e
e
k!
k 0
e 1;
chunki qatorlar nazariyasidan:
k
k!
ekanligi ma`lum.
e
k 0
9-§. Uzluksiz tasodifiy miqdorlar.
Biz yukorida diskret tasodifiy miqdor va uning taqsimot qonunini o`rgandik. Agar tasodifiy miqdor
uzluksiz bo`lsa, bu tasodifiy miqdorning qabul qilishi mumkin bo`lgan qiymatlari biror а; b oraliqni
tashkil etadi. Binobarin bu holda tasodifiy miqdorning taqsimot qonunini yuqoridagi o`xshash jadval shaklida yozib bo`lmaydi.
Faraz qilaylik, ixtiyoriy tasodifiy miqdor, x esa biror haqiqiy son bo`lsin. Qaralayotgan tasodifiy
miqdor uchun ushbu { x } hodisani qaraylik. Bu tajriba natijasida ro`y bergan miqdorning x sondan kichik bo`lish hodisasini bildiradi. Endi shu hodisaning ehtimoli
P x
ni qaraylik. Ravshanki, bu ehtimol olingan x haqiqiy songa bog`liq, ya`ni x ning funktsiyasi bo`ladi.
Odatda P x ehtimol bilan aniqlangan funktsiya tasodifiy miqdorning taqsimot funktsiyasi deb
ataladi va G` (x) kabi belgilanadi:
G` (x)= P x. (24.2)
|
-1
|
0
|
2
|
2,5
|
P x
|
0,2
|
0,3
|
0,4
|
0,1
|
Misol. Ushbu jadval bilan berilgan diskret tasodifiy miqdor taqsimot qonunining taqsimot funktsiyasi topilsin:
Jadvaldan ko`rinadiki, tasodifiy miqdorning qabul qilishi mumkin bo`lgan qiymatlari —1, 0, 2, 2,5 bo`ladi. Bu sonlarni son o`qida yasaymiz.
- 1, 0, 1, 2, 2,5
Aytaylik, x - 1 bo`lsin. Unda { x } hodisasi mumkin bo`lmagan hodisa bo`ladi. { x }=V.
Chunki bu holda tasodifiy miqdoriing x tengsizlikni qanoatlantiruvchi bitta ham qiymati yo`q. Demak,
G`(x)=R{ x }=R(V)=0
bo`ladi. Endi -1 < x 0 bo`lsin. Bu holda { x } hodisasi { x }={ =-1) bo`ladi. Bundan esa
G`(x)=R{
x }=
R( =-1
)=0,2
kelib chiqadi.
Endi 0< x 2 bo`lsin. Bu holda { x } hodisasi
{ x }={ =-1}{ =0}
bo`lib, bo`ladi.
bo`lib, bo`ladi.
bo`ladi.
G`(x)=R{ x }=R( =-1)+R{ =0}= 0,2 + 0,3 = 0,5
Faraz qilaylik, 2 < x 2,5 bo`lsin. Bu xolda hodisa
{ x }={ =1}{ =0}{ =2}
G`(x)=R{ x }=R{ =-1}+R{ =0}+R{ =2}= 0,2 + 0,3 + 0,4 = 0,9
Va, nihoyat, x > 2,5 bo`lganda { x } bo`lib,
G`(x)=R{ x }=R{U} = 1
Shunday qilib, qaralayotgan tasodifiy miqdorning taqsimot funktsiyasi
bo`ladi.
0,
0,2
0,5
F
x
0,9
1,
агар агар агар агар агар
х 1
1
х 1 0
х 2
2 х 2,5
х 2,5
булса,
булса,
булса,
булса,
булса
10-§. Tasodifiy miqdorning sonli xarakteristikasi
Tasodifiy miqdor taqsimot qonunining berilishi shu tasodifiy miqdor haqida to`liq ma`lumot beradi. Ammo ba`zi hollarda tasodifiy miqdor to`g`risida ayrim, yig`ma ma`lumotlarni bilish lozim bo`ladi. Bunda tasodifiy miqdorning sonli xarakteristikalari — tasodifiy miqdorning matematik kutilishi va dispersiyasi tushunchalari muhim rol o`ynaydi. Biz quyida shu tushunchalar bilan tanishamiz.
Biror diskret tasodifiy mikdor berilgan bo`lib, u x1, x2, …, xp qiymatlarni mos ravishda
r1, r2, …, rp ehtimollar bilan qabul qilsin:
24.1-ta`rif. Ushbu
х1 р1
х2 р2 ...
хn рn
хk рk
k 1
yig`indisi diskret tasodifiy mikdorning matematik kutilishi deb ataladi va M
M
х1 р1
х2 р2 ...
хn рn
хk рk
k 1
kabi belgilanadi:
(25.1)
Demak, diskret tasodifiy mikdorning matematik kutilishi bu tasodifiy miqdorning qabul qilishi mumkin bo`lgan barcha qiymatlarini ularning mos ehtimollariga ko`paytmalari
yig`indisidan iborat.
Tasodifiy miqdor matematik kutilishining ma`nosini anglash uchun bitta masalani qaraymiz.
Faraz qilaylik, n ta tajriba o`tkazilgan bo`lib, bunda tasodifiy mikdor x1, x2, …, xk qiymatlarni mos ravishda m1, m2, …, mk martadan qabul qilgan bo`lsin. Ravshanki, m1+m2+…+mk = n.
Qaralayotgan tasodifiy mikdor qabul qilgan qiymatlarining o`rta arifmetik qiymati (uni
х bilan belgilaylik)
x1m1
x2m2 ...
xkmk n
ga teng bo`ladi. Bu miqdorni quyidagicha yozish mumkin:
x x1m1 x2m2 ... xkmk
x1 m1 x2 m2 ... xk mk .
n n n n
Agar
mi (
i = 1, 2, …, k) ni
{
хi } hodisaning
nisbiy chastotasi Wi n
ekanini hamda bu
nisbiy chastota {
хi } hodisasining ehtimoli
ri {R{
хi } =
ri) dan kam farq qilishini (
Wi
pi )
e`tiborga olsak, unda
x x1 m1 x2 m2 ... xk mk
x1W1 x2W2 ... xkWk
n n n
ekanini topamiz. Demak,
x1 p1 x2 p2 ... xk pk M
x M .
Bu munosabat tasodifiy miqdorning matematik qutilishi shu tasodifiy miqdor kuzatilayotgan qiymatlarining o`rta arifmetik qiymatiga taqriban teng ekanini ko`rsatadi
(shuning uchun ham M ni ko`pincha tasodifiy miqdorning o`rtacha qiymati deb yuritiladi).
Misollar. 1. Binomial qonun bilan taqsimlangan tasodifiy miqdorning matematik kutilishi topilsin.
n
n
n
n
echish. Bu holda, ma`lumki, diskret tasodifiy miqdor 0,1,2,…,k,…,p qiymatlarni mos ravishda
n
С 0 p0 1
p
n0 ,
С1 p1
p
n1,
...,
Сk pk 1
p
nk ,
...,
Сn1 pn11
p,
Сn pn 1
p
0
ehtimollar bilan qabul qiladi.
diskret tasodifiy miqdorning matematik kutilishi ta`rifga binoan
M 0
С 0 p0 1
p
n0 1
С1 p1
p
n1 ...
kСk pk 1
p
nk
n
n
n n n
n
n
n
bo`ladi.
...nС n pn 1 pnn kСk pk 1 pnk kСk pk 1 pnk
k 0
k 1
Endi bu tenglikning o`ng tomonidagi yig`indini hisoblaymiz.
Do'stlaringiz bilan baham: