luẬt sỐ lỚn
DESCRIPTION
Chương 5. LUẬT SỐ LỚN. Hội tụ theo xác suất. Dãy các biến ngẫu nhiên X 1 , X 2 ,…, X n gọi là hội tụ theo xác suất về bnn X nếu : Ký hiệu :. Hội tụ theo phân phối. Dãy các biến ngẫu nhiên X 1 , X 2 ,…, X n gọi là hội tụ theo phân phối về bnn X nếu : Ký hiệu :. Ý nghĩa. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/1.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
LUẬT SỐ LỚN
1
Chương 5
![Page 2: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/2.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Hội tụ theo xác suất• Dãy các biến ngẫu nhiên X1, X2,…,Xn gọi là hội tụ
theo xác suất về bnn X nếu:
• Ký hiệu:
2
lim 0, 0.n nX XP
Pn nX X
![Page 3: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/3.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Hội tụ theo phân phối• Dãy các biến ngẫu nhiên X1, X2,…,Xn gọi là hội tụ
theo phân phối về bnn X nếu:
• Ký hiệu:
3
lim , .
lim , .n
nn
X Xn
P X x P X x x
F x F x x
Fn nX X
![Page 4: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/4.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Ý nghĩa• Hội tụ theo xác suất: khi n đủ lớn ta có thể xem
Xn không khác biệt mấy so với X.• Hội tụ theo phân phối:
• Hội tụ P kéo theo hội tụ F.
4
![Page 5: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/5.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Bất đẳng thức Chebyshev• Cho X là biến ngẫu nhiên không âm, có kỳ
vọng hữu hạn. Khi đó với mọi a>0 ta có:
5
E XP X a
a
![Page 6: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/6.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Bất đẳng thức Chebyshev• Cho X là biến ngẫu nhiên có kỳ vọng và
phương sai hữu hạn. Khi đó:
6
2
V XP X E X
21
V XP X E X
![Page 7: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/7.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Luật số lớn Chebyshev• Cho X1, X2,…,Xn là các biến ngẫu nhiên độc lập,
có kỳ vọng hữu hạn và phương sai bị chặn trên bởi hằng số C thì:
7
1 1
1 1lim 1n n
i in i i
P X E Xn n
0
![Page 8: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/8.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Hệ quả 1• Cho X1, X2,…,Xn là các biến ngẫu nhiên độc lập,
có cùng kỳ vọng và các phương sai bị chặn trên bởi hằng số C thì:
8
1 2 ... Pnn
X X Xn
![Page 9: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/9.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Hệ quả 2• Cho X1, X2,…,Xn là các biến ngẫu nhiên độc lập,
có cùng phân phối xác suất. Giả sử kỳ vọng và phương sai là 2 thì:
9
1 2 ... Pnn
X X Xn
![Page 10: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/10.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Ý nghĩa• Trung bình của các bnn độc lập hội tụ theo xác
suất về trung bình kỳ vọng tương ứng của chúng.
• Như vậy mặc dù từng biến ngẫu nhiên có độc lập có thể nhận giá trị khác nhiều so với kỳ vọng của chúng nhưng trung bình của một số lớn các bnn độc lập lại nhận giá trị gần với trung bình kỳ vọng của chúng với xác suất rất lớn.
10
![Page 11: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/11.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Luật số lớn Bernoulli• Gọi fn là tần suất xuất hiện bc A trong n phép
thử độc lập.• Tần suất fn hội tụ theo xác suất về xác suất p
của biến cố A.
11
lim 1, 0nnP f p
![Page 12: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/12.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Chứng minh• Xét dãy các bnn như sau:
• Khi đó:
12
1 ,0 ,
neáu A xaûy ra laàn k.neáu A khoâng xaûy ra laàn k.kX
~ 1, ,iX B p i
1 2 ... Pnn n
X X X k f pn n
;i iE X p V X pq
![Page 13: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/13.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Định lý Giới hạn trung tâm (CLT)• Cho X1, X2,…,Xn là các biến ngẫu nhiên độc lập,
có cùng phân phối xác suất với kỳ vọng và phương sai là 2 thì:
hay
13
2
1
,n
Fi n
i
X X N n n
21 2 ... ,F
n nX X X N n n
![Page 14: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/14.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Định lý Giới hạn trung tâm (CLT)• Cho X1, X2,…,Xn là các biến ngẫu nhiên độc lập,
có cùng phân phối xác suất với kỳ vọng và phương sai là 2 thì:
14
1 0,1
n
iFi
n n
X nS N
n
lim 0,5x
nnP S x t dt x
![Page 15: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/15.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ 1• Đo chiều cao của 125 thanh niên. Tìm xác suất
sao cho độ lệch giữa chiều cao trung bình và chiều cao lý thuyết không vượt quá 2cm biết V(X)=(4,7cm)2
15
![Page 16: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/16.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ 2• Điều trị cho 500 người. Tìm xác suất sao cho độ
lệch giữa tần suất khỏi và xác suất khỏi không vượt quá 0,05. Biết xác suất khỏi khi điều trị là 0,85.
16
![Page 17: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/17.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
BỔ SUNG CHƯƠNG 3• Phân phối Khi bình phương• Phân phối Student• Phân phối Fisher - Snedecor
17
![Page 18: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/18.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Hàm Gamma
18
1
0
. .Vôùi >0, ñaët = xx e dx
00
0
1 . 1
1 . . .
1!2
=
=
x x
x
e dx e
x e dx
n n
![Page 19: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/19.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Phân phối Khi bình phương• Bnn X gọi là có phân phối Khi bình phương với n
bậc tự do nếu hàm mật độ có dạng:
• Ký hiệu:• Là trường hợp riêng của pp Gamma.
19
12 2
2
1 , 02
20 , 0
n x
n x e xnf x
x
2~X n
![Page 20: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/20.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Phân phối Khi bình phương• Nếu X~χ2(n) thì
• Đồ thị:
20
2 ; arE X n V X n
![Page 21: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/21.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Đồ thị hàm mật độ
21
4n
5n
![Page 22: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/22.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Đồ thị hàm mật độ Khi BP• Đồ thị hàm mật độ khi n=10 và n=20
22
![Page 23: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/23.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Đồ thị hàm mật độ• Khi n=30, vẽ trên đoạn từ 7 đến 53 (trong
khoảng 3 độ lệch chuẩn)
23
30
2 60 7 74
,E X n
V X n
![Page 24: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/24.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Tính chất X~2(n)
24
2 21 1 2 2
21 2 1 2
) ~ ; ~
~
Neáu vaøñoäc laäp thì:X
a X n X n
X n n
2) ~ 0,12
Neáu thì Fn
X nb X n Nn
![Page 25: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/25.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Quan hệ với pp N(0,1)• Cho n biến ngẫu nhiên độc lập có phân phối
N(0,1).
• Khi đó:
25
2 2
1
~n
ii
X n
~ 0,1iX N
![Page 26: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/26.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Quan hệ với pp N(0,1)• Cho n biến ngẫu nhiên độc lập có cùng phân
phối chuẩn.
• Khi đó:
26
2
2
1
~n
i
i
X n
2~ ,iX N
![Page 27: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/27.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Quan hệ với pp N(0,1)• Cho n biến ngẫu nhiên độc lập có cùng phân
phối chuẩn.
• Khi đó:
27
2
2
1
~ 1n
i
i
X X n
2
1 2
~ ,
1 ...
i
n
X N
X X X Xn
![Page 28: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/28.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Phân phối Student t(n)• Kí hiệu: X ~ t(n) • Bnn X gọi là có phân phối Student với n bậc tự
do nếu hàm mật độ có dạng:
28
1
2 2,
11 2 1
2
n
x
nxf x
n nn
![Page 29: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/29.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Quan hệ với Chuẩn và Khi BP• Cho X, Y là hai biến ngẫu nhiên độc lập.
• Khi đó:
29
2~ 0,1 ; ~X N Y n
~X X nT t nYY
n
![Page 30: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/30.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Đồ thị hàm mật độ t(2); t(6) và t(20)
30
![Page 31: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/31.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
So sánh với N(0,1)
31
![Page 32: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/32.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Đồ thị hàm mật độ t(5) và t(20)
32
![Page 33: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/33.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Tính chất
33
~
) 0 1 ;
) 2 .2
) 0,1
Neáu thì:
Fn
T t n
a E T n
nb V T nn
c T N
![Page 34: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/34.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Dò bảng xác suất Khi BP• Ký hiệu:• Là giá trị sao cho:
34
n
2, ~vôùiP Z n Z n
n
Đưa về đúng dạng Lấy giao giữa hàng và
cột tương ứngHàng: bậc tự do n Cột: xác suất bên phải
![Page 35: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/35.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Dò bảng xác suất Student• Ký hiệu:• Là giá trị sao cho:
35
t n
, ~vôùiP Z t n Z t n
t n
![Page 36: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/36.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Cho
• Tìm các xác suất sau:
36
2 20Z
) 0,95
) 8,2604 ?
) 10,8508 31,4104 ?
a P Z a
b P Z
c P X
![Page 37: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/37.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Cho
• Tìm các xác suất sau:
37
15Z T
) 0,025
) 2,4899 ?
) 2,0343 2,9467 ?
) 0,975
a P Z a
b P Z
c P X
d P Z b
![Page 38: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/38.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ 2
• Cho
• Tìm các xác suất sau:
38
40Z T
) 2,7045 ?
) 1,7232 2,2990 ?
) 0,025
a P Z
b P X
d P Z b
![Page 39: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/39.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Phân phối Fisher - Snedecor• Ta định nghĩa thông qua phân phối Khi bình
phương.• Xét hai biến ngẫu nhiên độc lập.
• Đặt:
39
2 2~ ; ~X n Y m
//X n mXFY m nY
![Page 40: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/40.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Phân phối Fisher - Snedecor• Khi đó ta nói F có phân phối Fisher – Snedecor
với (n,m) bậc tự do.
40
1
22
2
,2 0
12 2
nn
n m
n mn xf x x
n m m n xm
![Page 41: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/41.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Đồ thị hàm mật độ• Gần giống với
đồ thị phân phối Khi bình phương.
41
![Page 42: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/42.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Đồ thị hàm mật độ
42
![Page 43: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/43.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Đồ thị hàm mật độ
43
, 1,0Fmn
F n m N
![Page 44: LUẬT SỐ LỚN](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061507/56816083550346895dcfac3d/html5/thumbnails/44.jpg)
Bài giảng Xác suất Thống kê 2014 Nguyễn Văn Tiến
Tính chất• Cho X~F(n,m) thì:
44
2
2
, 22
2 2, 4
2 4
mE X mmm n m
V X mn m m
, 1,0Fmn
F n m N