Информационный смысл понятия сигма - алгебра

В теории вероятностей предполагается, что в опыте наблюдаются события, а не элементарные исходы. Это означает, что два описания опыта с одним и тем же пространством элементарных исходов, но разными сигма-алгебрами будут различны. Если в опыте с бросанием двух игральных костей определить пространство с 36 исходами (5 вариант), то тривиальная сигма-алгебра и наибольшая сигма–алгебра дают абсолютно разные описания опыта. Наблюдая события тривиальной сигма–алгебры мы не получаем никакой информации об значении элементарного исхода, наблюдая события второй точно знаем, какое из элементарных событий произошло. Любая другая сигма-алгебра дает частичную информацию об элементарных исходах. Например, сигма-алгебра

дает только информацию о том, совпадают ли значения на двух игральных костях.

Пересечение сигма-алгебр

Самостоятельное доказательство этого утверждения является хорошим средством для того, чтобы понять, что такое сигма-алгебра

Пересечение двух любых сигма-алгебр, определенных на одном и том же пространстве элементарных исходов также является сигма-алгеброй. Аналогично пересечение любого (не обязательно счетного) количества сигма-алгебр, определенных на одном и том же пространстве элементарных исходов также является сигма-алгеброй.

Минимальная сигма-алгебра

Пусть D – некоторый набор случайных событий (набор любой мощности). Пересечение всех сигма-алгебр, содержаших этот набор, называется минимальная сигма-алгебра, порожденная набором D и обозначается

В частности, если событие , то

Полная группа событий

Полная группа событий это полная группа подмножеств, каждое из которых является событием. Говорят , что события полной группы это разбиение пространства элементарных исходов.

Конечно-аддитивная функция

Пусть A – алгебра. Функция n , отображающая алгебру в множество действительных чисел

называется конечно-аддитивной, если для любого конечного набора попарно несовместных событий

Счетно-аддитивная функция

Пусть F – алгебра или сигма-алгебра. Функция

называется счетно-аддитивной, если она конечно-аддитивна и для любого счетного набора попарно несовместных событий

Мера

Мера - это неотрицательная счетно-аддитивная функция, определенная на сигма-алгебре, удовлетворяющая условию

Конечная мера

Мера называется конечной, если

Вероятность

Вероятность (вероятностная мера) P это мера такая , что

С этого момента мы перестанем измерять вероятность в процентах и начнем измерять ее действительными числами от 0 до 1.

Когда вы пишите Pвсегда представляйте себе, какое пространство элементарных исходов и сигма-алгебра имеются в виду. Тогда вы сможете избежать многих ошибок

Обозначение P (Probability)для вероятности является стандартным, не стоит только забывать,что сама по себе (без определения пространства элементарных исходов и сигма-алгебры) вероятность не определена.

Число

называют вероятностью события A

Вероятностное пространство

Вероятностное пространство это совокупность трех объектов – пространства элементарных исходов, сигма-алгебры событий и вероятности.

Это и есть математическая модель случайного явления или объекта.

Парадокс определения вероятностного пространства

Вернемся к исходной постановке задачи теории вероятностей. Нашей целью было построение математической модели случайного явления, которая помогла бы количественно оценить вероятности случайных событий. В то же время для построения вероятностного пространства необходимо задать вероятность, т.е. вроде бы именно то, что мы ищем (?).

Разрешение этого парадокса в том, что для полного определения вероятности как функции на всех элементах F,обычно достаточно задать ее на лишь на некоторых событиях из F, вероятность которых нам легко определить, а затем, пользуясь ее счетной аддитивностью, вычислить на любом элементе F.

Независимые события

Важным понятием теории вероятностей является независимость.

События A и B называются независимыми, если

т.е. вероятность одновременного осуществления этих событий равна произведению их вероятностей.

Попарно

События в счетном или конечном наборе называются независимыми попарно, если любая пара из них является парой независимых событий

В совокупности

События в счетном или конечном наборе называются независимыми в совокупности , если вероятность одновременного осуществления любого конечного поднабора из них равна произведению вероятностей событий этого поднабора.

Ясно, что независимые в совокупности события независимы и попарно. Обратное неверно.

Условная вероятность

Условной вероятностью события A при условии, что произошло событие B называется величина

Условную вероятность пока определим лишь для событий B, вероятность которых не равна нулю.

Если события A и B независимы, то

Свойства и теоремы