Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение

Рассмотрим дискретную случайную величину Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , имеющую возможные значения Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru с вероятностями Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . Нам требуется охарактеризовать каким-то числом положение значений случайной величины на оси абсцисс с учетом того, что эти значения имеют различные вероятности. Для этой цели естественно воспользоваться так называемым «средним взвешенным» из значений Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , причем каждое значение Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru при осреднении должно учитываться с «весом», пропорциональным вероятности этого значения. Таким образом, мы вычислим среднееслучайной величины Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , которое мы обозначим Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru :

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru

или, учитывая, что Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru ,

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . (5.6.1)

Это среднее взвешенное значение и называется математическим ожиданием случайной величины. Таким образом, мы ввели в рассмотрении одно из важнейших понятий теории вероятностей – понятие математического ожидания.

Математическим ожиданием случайной величины называется сумма произведений всех возможных значений случайной величины на вероятности этих значений.

Формула (5.6.1) для математического ожидания соответствует случаю дискретной случайной величины. Для непрерывной величины Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru математическое ожидание, естественно, выражается уже не суммой, а интегралом:

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , (5.6.2)

где Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru - плотность распределения величины Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru .

Кроме характеристик положения – средних, типичных значений случайной величины, - употребляется еще ряд характеристик, каждая из которых описывает то или иное свойство распределения. В качестве таких характеристик чаще всего применяются так называемые моменты.

Чаще всего применяются на практике моменты двух видов: начальные и центральные.

Начальным моментом s-го порядка прерывной случайной величины Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru называется сумма вида:

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . (5.7.1)

Для непрерывной случайной величины Х начальным моментом s-го порядка называется интеграл

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . (5.7.2)

Можно написать общее определение начального момента Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru -го порядка, справедливое как для прерывных, так и для непрерывных величин:

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , (5.7.3)

т.е. начальным моментом Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru -го порядка случайной величины Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru называется математическое ожидание Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru -й степени этой случайной величины.

Перед тем, как дать определение центрального момента, введем новое понятие «центрированной случайной величины».

Пусть имеется случайная величина Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru с математическим ожиданием Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . Центрированной случайной величиной, соответствующей величине Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , называется отклонение случайной величины Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru от её математического ожидания:

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . (5.7.4)

Согласно определению центрального момента

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , (5.7.13)

т.е. дисперсией случайной величины Х называется математическое ожидание квадрата соответствующей центрированной величины.

Заменяя в выражении (5.7.13) величину Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru её выражением, имеем также:

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . (5.7.14)

Для непосредственного вычисления дисперсии служат формулы:

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , (5.7.15)

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru (5.7.16)

- соответственно для прерывных и непрерывных величин.

Дисперсия случайной величины есть характеристика рассеивания, разбросанности значений случайной величины около её математического ожидания.

Дисперсия случайной величины имеет размерность квадрата случайной величины; для наглядной характеристики рассеивания удобнее пользоваться величиной, размерность которой совпадает с размерностью случайной величины. Для этого из дисперсии извлекают квадратный корень. Полученная величина называется средним квадратическим отклонением (иначе – «стандартом») случайной величины Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . Среднее квадратическое отклонение будем обозначать Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru :

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru , (5.7.17)

Третий центральный момент служит для характеристики асимметрии (или «скошенности») распределения. Если распределение симметрично относительно математического ожидания (или, в механической интерпретации, масса распределена симметрично относительно центра тяжести), то все моменты нечетного порядка (если они существуют) равны нулю.

Величина носит название «коэффициент асимметрии» или просто «асимметрии»; мы обозначим её Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru :

Числовые характеристики случайных величин. Их роль и назначение - student2.ru . (5.7.19)

Наши рекомендации