Непрерывные случайные величины

Непрерывной называют случайную величину, которая может принимать все значения из некоторого конечного или бесконечного промежутка. Число возможных значений непрерывной случайной величины бесконечно. Непрерывная случайная величина имеет бесчисленное множество возможных значений, сплошь заполняющих некоторый промежуток. Составить таблицу, в которой были бы перечислены все возможные значения такой случайной величины, невозможно. Для задания непрерывной случайной величины используют интегральную и дифференциальную функции распределения.

Интегральной функцией распределения (или функцией распределения) случайной величины X называется функция F(x), которая определяет вероятность того, что случайная величина X примет значения меньше, чем x:

F(X) = P(X < x).

Первая производная от интегральной функции распределения называется дифференциальной функцией распределения, или плотностью распределения:

f(x) = F^/(x).

Перечислим некоторые свойства этих функций.

Для функции распределения:

Свойство 1. Значения интегральной функции распределения принадлежит отрезку [0;1]: 0  F(x)  1.

Свойство 2. Вероятность того, что случайная величина примет значение, заключенное в интервале (а;b), равна приращению функции распределения на этом интервале:

P(a < X < b) = F(b) – F(a).

Свойство 3. Функция - неубывающая функция, т.е. если .

Для плотности распределения:

Свойство 1. Вероятность того, что непрерывная случайная величина Х примет значение, принадлежащее (а;b) равна

Свойство 2. Несобственный интеграл от плотности распределения в пределах от до равен единице:

Если известна плотность распределения, то можно построить функцию распределения по следующей зависимости:

Основными числовыми характеристиками непрерывной случайной величины также являются математическое ожидание, дисперсия и среднее квадратическое отклонение, которые находят по следующим формулам:

- математическое ожидание:

- дисперсия:

- среднее квадратическое отклонение:

Пример решения задания 10

Дана плотность распределения f(x) непрерывной случайной величины X:

Найти:

а) параметр γ;

б) математическое ожидание случайной величины X;

в) дисперсию случайной величины X;

г) функцию распределения F(x) случайной величины X;

д) вероятность того, что случайная величина X примет значения из интервала от 1,5 до 3.

Построить графики функций f(x) и F(x).

Решение.

а) для плотности распределения справедливо свойство 2:

Используя это свойство, найдем параметр γ

5γ = 1;

.

Следовательно, плотность распределения имеет вид:

б) математическое ожидание непрерывной случайной величины определяют по формуле:

Аналогично предыдущему имеем:

в) вычислим дисперсию

г) построим функцию распределения, используя зависимость

если x ≤ 1, то

;

если , то

если , то

если x > 5, то

Таким образом, функция распределения имеет вид:

д) вероятность того, что случайная величина X примет значения из интервала (1,5; 3) находим, используя свойство 1 плотности распределения.

Если будем использовать свойство 2 функции распределения, то вероятность того, что случайная величина X примет значения из интервала (1,5; 3) будет найдена следующим образом:

Графики функции распределения и плотности распределения изображены на рис.3 и 4 соответственно.

Рис. 3. Функция распределения

Рис. 4. Плотность распределения