Числовые характеристики случайных величин

Для удобства пользования СВ иногда удобнее бывает использовать их числовые характеристики. Важнейшими из них являются: математическое ожидание, дисперсия, среднее квадратическое отклонение. Математическое ожидание М(Х) определяется следующим образом:

для дискретной СВ

(1.2)

для непрерывной СВ

(1.3)

Математическое ожидание характеризует среднее ожидаемое значение СВ. Однако для анализа СВ знания лишь среднего значения явно недостаточно. Существуют отличные друг от друга СВ, имеющие одинаковые математические ожидания. Следовательно, нужна числовая характеристика, которая оценивает разброс возможных значений СВ относительно ее среднего значения ( математического ожидания ) . Такой характеристикой является дисперсия.

Дисперсией D(X) CВ X называется математическое ожидание квадрата отклонения СВ от ее математического ожидания:

(1.4)

При этом для дискретной СВ имеем:

(1.5)

Для непрерывный СВ

(1.6)

Так как дисперсия имеет размерность, равную квадрату размерности СВ, то вводится другая числовая характеристика-среднее квадратическое отклонение.

Средним квадратическим отклонением СВ Х называют величину:

(1.7)

Для оценки разброса значений СВ в процентах относительно ее среднего значения, вводится коэффициент вариации V(x):

(1.8)

Меры разброса ( дисперсия, среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации) кроме оценивания рассеивания значений СВ обычно применяются при изучении риска различных действий со случайным исходом: в финансовом анализе при оценивании различных активов и портфеля активов, при анализе риска инвестирования.

Законы распределений случайных величин

Зная конкретный закон распределения СВ можно предвидеть вероятности попадания исследуемой СВ в определенные интервалы. Законов распределения много. Мы ограничимся рассмотрением тех, которые наиболее активно используются в эконометрическом анализе. К их числу относятся: нормальное распределение, распределение c² , Стьюдента, Фишера.

Нормальное распределение

Нормальное распределение (распределение Гаусса) является предельным случаем почти всех реальных распределений вероятности.

Говорят, что СВ Х имеет нормальное распределение, если ее плотность вероятности имеет вид:

(1.9)

Откуда получаем, что

(1.10)

Как видно из формул (1.9) и (1.10) нормальное распределение зависит от параметров m и s. При этом

Если СВ Х имеет нормальное распределение с параметрами m и s, то символически это записывается так:

X~N(m,s) или X~N(m, s²)

В случае, когда m=0 и s =1 говорят о стандартном нормальном распределении.

Распределение c² (хи – квадрат)

Пусть х_i (i=1,2,…,n) -независимые нормально рас предельные СВ с математическими ожиданиями m_i и среднеквадратическими отклонениями si, соответственно, то есть х_i~N(m_i,si).

Тогда СВ являются независимыми СВ, имеющими стандартное нормальное распределение, U_i~N(0,1).

Случайная величина c² имеет хи – квадрат распределение с n- степенями свободы (c²~c²_n), если

(1.11)

(Число степеней свободы СВ определяется числом СВ, ее составляющих , уменьшенным на число линейных связей между ними ).

Распределение c² определяется одним параметром - числом степеней свободы J.

M(c² )=J; D(c²) =2J.

Распределение Стьюдента

Пусть СВ U~N(0,1), CВ V – независимая от U величина, распределенная по закону c² с n-степенями свободы. Тогда величина

(1.12)

имеет распределение Стьюдента (t- распределение) с n-степенями свободы.

M(T)=0; .

Распределение Стьюдента определяется одним параметром n. При n>30 распределение Стьюдента практически можно заменить нормальным распределением.

Распределение Фишера

Пусть V и W – независимые случайные величины, распределенные по закону c² со степенями свободы v₁= m и v₂=n соответственно. Тогда величина

(1.13)

имеет распределение Фишера со степенями свободы v₁= m и v₂=n. Т.о., распределение Фишера F определяется двумя параметрами – числами степеней свободы m и n:

Базовые понятия статистики

При исследовании реальных экономических процессов приходится обрабатывать большие объемы статистических данных, которые по своей сути является СВ. Количество реализаций СВ ограничено, что не позволяет применять напрямую теоретические методы анализа. Поэтому в первую очередь используются методы и модели математической статистики, позволяющие получить необходимые знания, об исследуемом объекте.