Начальные и центральные моменты непрерывной случайной величины, асимметрия и эксцесс. Мода и медиана
В прикладных задачах, например в математической статистике, при теоретическом изучении эмпирических распределений, отличающихся от нормального распределения, возникает необходимость количественных оценок этих различий. Для этой цели введены специальные безразмерные характеристики. Определение. Мода непрерывной случайной величины ( Мо (X)) – это её наиболее вероятное значение, для которого вероятность pi или плотность вероятности f(x) достигает максимума. Определение. Медиана непрерывной случайной величины X (Me(X)) – это такое её значение, для которого выполняется равенство: P (X < Me (X)) = P (X >Me (X)) =
Геометрически вертикальная прямая x = Me (X) делит площадь фигуры под кривой на две равные части. В точке X = Me (X), функция распределения F (Me (X)) = Пример: Найти моду Mo, медиану Me и математическое ожидание M случайной величины X с плотностью вероятности f(x) = 3x2, при x Î [ 0; 1 ]. Решение:
1. Плотность вероятности f (x) максимальна при x = 1, т.е. f (1) = 3, следовательно, Mo (X) = 1 на интервале [ 0; 1 ]. 2. Для нахождения медианы обозначим Me (X) = b. Так как Me (X) удовлетворяет условию P (X < Me (X)) = , то P (-∞ < X < b) = = = = = b3 = . b3 = ; b = » 0,79 3. M (X) = = + = = = = = 0,75 Отметим получившиеся 3 значения Mo (x), Me (X), M (X) на оси Ox:
Определение. Асимметрией теоретического распределения называется отношение центрального момента третьего порядка к кубу среднего квадратического отклонения:
Определение. Эксцессом теоретического распределения называется величина, определяемая равенством:
где ‒ центральный момент четвертого порядка. Для нормального распределения . При отклонении от нормального распределения асимметрия положительна, если "длинная" и более пологая часть кривой распределения расположена справа от точки на оси абсцисс, соответствующей моде; если эта часть кривой расположена слева от моды, то асимметрия отрицательна (рис. 1, а, б). Эксцесс характеризует "крутизну" подъема кривой распределения по сравнению с нормальной кривой: если эксцесс положителен, то кривая имеет более высокую и острую вершину; в случае отрицательного эксцесса сравниваемая кривая имеет более низкую и пологую вершину. Следует иметь в виду, что при использовании указанных характеристик сравнения опорными являются предположения об одинаковых величинах математического ожидания и дисперсии для нормального и теоретического распределений. Пример. Пусть дискретная случайная величина Х задана законом распределения: Найти: асимметрию и эксцесс теоретического распределения. Решение: Найдем сначала математическое ожидание случайной величины: Затем вычисляем начальные и центральные моменты 2, 3 и 4-го порядков и среднее квадратическое отклонение: Теперь по формулам находим искомые величины: В данном случае "длинная" часть кривой распределения расположена справа от моды, причем сама кривая является несколько более островершинной, чем нормальная кривая с теми же величинами математического ожидания и дисперсии.
Неравенство Чебышева. Теорема.Для произвольной случайной величины Х и любого числа Ԑ>0 справедливы неравенства:
‒ вероятность противоположного неравенства. Пример. Средний расход воды на животноводческой ферме составляет 1000 л в день, а среднее квадратичное отклонение этой случайной величины не превышает 200 л. Оценить вероятность того, что расход воды на ферме в любой выбранный день не превзойдет 2000 л, используя неравенство Чебышева. Решение: Пусть X –расход воды на животноводческой ферме (л). По условию М(Х) = 1000. Дисперсия D(X) = . Так как границы интервала 0 X 2000 симметричны относительно математического ожидания М(Х) = 1000, то для оценки вероятности искомого события можно применить неравенство Чебышева: То есть не менее, чем 0,96 .
Для биномиального распределения неравенство Чебышева примет вид:
так как M(X) = np; D(X)=npq.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (3999)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |