Wyklad04.pdf

(83 KB) Pobierz
UDA-PO KL.04.01.01-00-082 / 08-00 Pomorski Port Edukacji i Praktyki - Program Rozwoju Wy»-
szej Szkoły Bankowej w Gda«sku
Wykład 4
WEKTOR LOSOWY
Niech X i Y b¦d¡ zmiennymi losowymi. Par¦ ( X,Y ) nazywamy wektorem losowym dwuwymia-
rowym.
Mówimy, »e wektor jest typu dyskretnego , je»eli zmienne X i Y s¡ typu dyskretnego.
Definicja. Je»eli zmienna losowa X przyjmuje warto±ci ze zbioru { x 1 ,x 2 ,x 3 ,... } , a zmienna
losowa Y przyjmuje warto±ci ze zbioru { y 1 ,y 2 ,y 3 ,... } , to przez p kl oznaczamy prawdopodobie«-
stwo:
p kl = P ( X = x k ,Y = y l ) .
Zbiór { ( x k ,y l ,p kl ) } nazywamy rozkładem wektora ( X,Y ).
Rozkład wektora dwuwymiarowego mo»na poda¢ w tabeli.
Przykład 1. Wektor losowy ( X,Y ) ma rozkład zadany w tabeli.
Y \ X
1
0
1
P ( Y = y )
-1
0 , 2
0
0 , 2
0
0
0 , 2
0
1
0 , 2
0
0 , 2
P(X=x)
Z tabeli odczytujemy na przykład, »e prawopodobie«stwo zdarzenia w którym jednocze±nie X i Y
przyjmuj¡ warto±ci -1 wynosi: P ( X = 1 ,Y = 1) = 0 , 2.
Maj¡c dany rozkład wektora mo»emy wyznaczy¢ rozkłady zmiennych X i Y , czyli tak zwane
rozkłady brzegowe:
P ( X = x 0 ) = P ( X = x 0 ,Y = y 1 ) + P ( X = x 0 ,Y = y 2 ) + P ( X = x 0 ,Y = y 3 ) + ...,
P ( Y = y 0 ) = P ( X = x 1 ,Y = y 0 ) + P ( X = x 2 ,Y = y 0 ) + P ( X = x 3 ,Y = y 0 ) + ....
Uwaga. Oznacza to, »e nale»y zsumowa¢ odpowiednie prawdopodobie«stwa w kolumnach oraz w
wierszach tabeli. Rozkłady brzegowe zwykło zapisywa¢ si¦ na ”brzegach” tabeli.
Powstaje pytanie, czy maj¡c rozkłady zmiennych X i Y mo»na wyznaczy¢ rozkład wektora ( X,Y ).
Niestety w ogólnym przypadku – nie. Mo»emy to zrobi¢, gdy zmienne X i Y s¡ niezale»ne.
Definicja. Dyskretne zmienne losowe X i Y s¡ niezale»ne, je»eli:
P ( X = x,Y = y ) = P ( X = x ) · P ( Y = y )
dla ka»dego x i y .
965544420.038.png 965544420.039.png 965544420.040.png 965544420.041.png 965544420.001.png 965544420.002.png 965544420.003.png 965544420.004.png 965544420.005.png 965544420.006.png 965544420.007.png 965544420.008.png 965544420.009.png 965544420.010.png 965544420.011.png 965544420.012.png 965544420.013.png 965544420.014.png 965544420.015.png 965544420.016.png 965544420.017.png 965544420.018.png 965544420.019.png
 
Przykład 2. Zmienne losowe X i Y z Przykładu 1. s¡ zale»ne, poniewa»:
P ( X = 1 ,Y = 1) = 0 , 2 , P ( X = 1) · P ( Y = 1) = 0 , 4 · 0 , 4 = 0 , 8 ,
a zatem P ( X = 1 ,Y = 1) 6 = P ( X = 1) · P ( Y = 1).
Przykład 3. W tabeli podany jest rozkład wektora ( X,Y ). Uzasadnij, »e zmienne losowe X i Y
s¡ niezale»ne.
Y \ X
1
0
P ( Y = y )
1
12
1
6
1
4
1
1
4
1
2
3
4
2
1
3
2
3
P(X=x)
Cz¦sto, w praktyce bada si¦ czy istnieje zale»no±¢ liniowa mi¦dzy zmiennymi X i Y , to znaczy, czy
istniej¡ liczby a i b takie, »e Y = aX + b (z pewnym prawdopodobie«stwem).
Sił¦ zale»no±ci liniowej mierzy współczynnik korelacj Pearsona:
= E ( XY ) EX · EY
p
p
V arY .
V arX ·
redni¡ iloczynu zmiennych X i Y wyliczamy ze wzoru:
X
E ( XY ) =
x k · y l · P ( X = x k ,Y = y l ) .
k,l
Współczynnik przyjmuje warto±ci z przedziału h− 1 , 1 i . Je»eli > 0, mówimy »e zmienne s¡
skorelowane dodatnio, je»eli < 0 – skorelowane ujemnie. W przypadku, gdy = 0, mówimy, »e
zmienne s¡ nieskorelowane.
Przykład 4. Oblicz współczynnik korelacji dla zmiennych X i Y z Przykładu 1.
Zmienne losowe X i Y maj¡ taki sam rozkład. Mamy: EX = EY = 0, E ( X 2 ) = E ( Y 2 ) = 0 , 8,
V arX = V arY = 0 , 8, E ( XY ) = 0. St¡d = 0.
Zatem zmienne s¡ nieskorelowane i zale»ne.
Uwaga. Mo»na wykaza¢, »e je»eli zmienne losowe X i Y s¡ niezale»ne, to E ( XY ) = EX · EY , a
st¡d wynika, »e współczynnik korelacji jest równy zero – czyli zmienne s¡ nieskorelowane.
Natomiat, jak pokazuje powy»szy przykład, je»eli zmienne s¡ nieskorelowane, to nie oznacza to, »e
s¡ niezale»ne.
965544420.020.png 965544420.021.png 965544420.022.png 965544420.023.png 965544420.024.png 965544420.025.png 965544420.026.png 965544420.027.png 965544420.028.png 965544420.029.png 965544420.030.png 965544420.031.png 965544420.032.png 965544420.033.png 965544420.034.png 965544420.035.png 965544420.036.png 965544420.037.png
 
Zgłoś jeśli naruszono regulamin