Cvičení ze statistiky - 5. Filip Děchtěrenko

Podobné dokumenty
Někdy lze výsledek pokusu popsat jediným číslem, které označíme X (nebo jiným velkým písmenem). Hodíme dvěma kostkami jaký padl součet?

Pravděpodobnost a aplikovaná statistika

NMAI059 Pravděpodobnost a statistika

Cvičení ze statistiky - 7. Filip Děchtěrenko

pravděpodobnosti Pravděpodobnost je teorií statistiky a statistika je praxí teorie pravděpodobnosti.

Náhodná veličina Číselné charakteristiky diskrétních náhodných veličin Spojitá náhodná veličina. Pravděpodobnost

Pravděpodobnost a statistika (BI-PST) Cvičení č. 4

Cvičení ze statistiky - 4. Filip Děchtěrenko

Matematika III. 4. října Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava. Matematika III

Všechno, co jste chtěli vědět z teorie pravděpodobnosti, z teorie informace a

Diskrétní náhodná veličina. November 12, 2008

Tomáš Karel LS 2012/2013

Přednáška. Diskrétní náhodná proměnná. Charakteristiky DNP. Základní rozdělení DNP

Minikurz aplikované statistiky. Minikurz aplikované statistiky p.1

Pravděpodobnost a statistika

Lékařská biofyzika, výpočetní technika I. Biostatistika Josef Tvrdík (doc. Ing. CSc.)

Výběrové charakteristiky a jejich rozdělení

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Poznámky k předmětu Aplikovaná statistika, 4. téma

Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie, FVL, UO Brno kancelář 69a, tel

NÁHODNÁ VELIČINA. Podle typu výběrového prostoru rozlišujeme dva základní druhy NV Diskrétní (nespojitou) náhodnou veličinu Spojitou náhodnou veličinu

Intuitivní pojem pravděpodobnosti

Rozdělení náhodné veličiny. Distribuční funkce. Vlastnosti distribuční funkce

Poznámky k předmětu Aplikovaná statistika, 4. téma

Statistika II. Jiří Neubauer

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

5. Náhodná veličina. 2. Házíme hrací kostkou dokud nepadne šestka. Náhodná veličina nabývá hodnot z posloupnosti {1, 2, 3,...}.

Téma 22. Ondřej Nývlt

Pravděpodobnost a statistika, Biostatistika pro kombinované studium. Jan Kracík

Diskrétní náhodná veličina

Náhodná veličina. Michal Fusek. 10. přednáška z ESMAT. Ústav matematiky FEKT VUT, Michal Fusek

AVDAT Náhodný vektor, mnohorozměrné rozdělení

NÁHODNÁ VELIČINA. 3. cvičení

Náhodné (statistické) chyby přímých měření

n = 2 Sdružená distribuční funkce (joint d.f.) n. vektoru F (x, y) = P (X x, Y y)

Diskrétní matematika. DiM /01, zimní semestr 2018/2019

Základy teorie pravděpodobnosti

Odhady - Sdružené rozdělení pravděpodobnosti

Definice 7.1 Nechť je dán pravděpodobnostní prostor (Ω, A, P). Zobrazení. nebo ekvivalentně

10. N á h o d n ý v e k t o r

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

1 Rozptyl a kovariance

IB112 Základy matematiky

KGG/STG Statistika pro geografy

Náhodná veličina a rozdělení pravděpodobnosti

5.1. Klasická pravděpodobnst

KMA/P506 Pravděpodobnost a statistika KMA/P507 Statistika na PC

Pravděpodobnost a statistika (BI-PST) Cvičení č. 7

Diskrétní matematika. DiM /01, zimní semestr 2016/2017

III. Úplná pravděpodobnost. Nezávislé pokusy se dvěma výsledky. Úplná pravděpodobnost Nezávislé pokusy se dvěma výsledky Náhodná veličina

Určete zákon rozložení náhodné veličiny, která značí součet ok při hodu a) jednou kostkou, b) dvěma kostkami, c) třemi kostkami.

NÁHODNÉ VELIČINY JAK SE NÁHODNÁ ČÍSLA PŘEVEDOU NA HODNOTY NÁHODNÝCH VELIČIN?

4. cvičení 4ST201. Pravděpodobnost. Obsah: Pravděpodobnost Náhodná veličina. Co je třeba znát z přednášek

Pojmy z kombinatoriky, pravděpodobnosti, znalosti z kapitoly náhodná veličina, znalost parciálních derivací, dvojného integrálu.

Limitní věty teorie pravděpodobnosti. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie, FVL, UO Brno kancelář 69a, tel

ÚVOD. Rozdělení slouží: K přesnému popisu pravděpodobnostního chování NV Střední hodnota, rozptyl, korelace atd.

Střední hodnota a rozptyl náhodné. kvantilu. Ing. Michael Rost, Ph.D.

3. Podmíněná pravděpodobnost a Bayesův vzorec

2. Friesl, M.: Posbírané příklady z pravděpodobnosti a statistiky. Internetový zdroj (viz odkaz).

1. Náhodný vektor (X, Y ) má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde. p(x, y) = a(x + y + 1), x, y {0, 1, 2}.

Náhodný vektor a jeho charakteristiky

Cvičení ze statistiky - 8. Filip Děchtěrenko

Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie, FVL, UO Brno kancelář 69a, tel

VYBRANÁ ROZDĚLENÍ. DISKRÉTNÍ NÁH. VELIČINY Martina Litschmannová

Teorie pravěpodobnosti 1

Pravděpodobnost a její vlastnosti

AKM CVIČENÍ. Opakování maticové algebry. Mějme matice A, B regulární, potom : ( AB) = B A

1 Klasická pravděpodobnost. Bayesův vzorec. Poslední změna (oprava): 11. května 2018 ( 6 4)( 43 2 ) ( 49 6 ) 3. = (a) 1 1 2! + 1 3!

správně - A, jeden celý příklad správně - B, jinak - C. Pro postup k ústní části zkoušky je potřeba dosáhnout stupně A nebo B.

Rovnoměrné rozdělení

Cvičení 5. Přednášející: Mgr. Rudolf B. Blažek, Ph.D. prof. RNDr. Roman Kotecký, DrSc.

Distribuční funkce je funkcí neklesající, tj. pro všechna

Náhodné jevy. Teorie pravděpodobnosti. Náhodné jevy. Operace s náhodnými jevy

Pravděpodobnostní rozdělení

MATEMATICKÁ STATISTIKA. Katedra matematiky a didaktiky matematiky Technická univerzita v Liberci

Mgr. Rudolf Blažek, Ph.D. prof. RNDr. Roman Kotecký Dr.Sc.

letní semestr Katedra pravděpodobnosti a matematické statistiky Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy Matematická statistika vektory

E(X) = np D(X) = np(1 p) 1 2p np(1 p) (n + 1)p 1 ˆx (n + 1)p. A 3 (X) =

Jevy, které za daných podmínek mohou, ale nemusí nastat, nazýváme náhodnými jevy. Příklad: při hodu hrací kostkou padne trojka

Charakterizace rozdělení

1 Pravděpodobnostní prostor

10. cvičení z PST. 5. prosince T = (n 1) S2 X. (n 1) s2 x σ 2 q χ 2 (n 1) (1 α 2 ). q χ 2 (n 1) 2. 2 x. (n 1) s. x = 1 6. x i = 457.

Náhodné chyby přímých měření

4. ZÁKLADNÍ TYPY ROZDĚLENÍ PRAVDĚPODOBNOSTI DISKRÉTNÍ NÁHODNÉ VELIČINY

1. Pravděpodobnost a statistika (MP leden 2010)

X = x, y = h(x) Y = y. hodnotám x a jedné hodnotě y. Dostaneme tabulku hodnot pravděpodobnostní

Pravděpodobnost a statistika I KMA/K413

Dobývání znalostí. Doc. RNDr. Iveta Mrázová, CSc. Katedra teoretické informatiky Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze

Poznámky k předmětu Aplikovaná statistika, 5.téma

a způsoby jejího popisu Ing. Michael Rost, Ph.D.

I. D i s k r é t n í r o z d ě l e n í

7. Rozdělení pravděpodobnosti ve statistice

Chyby měření 210DPSM

p(x) = P (X = x), x R,

5. Jev B je částí jebu A. Co můžeme říct o podmíněné pravděpodobnosti? (1b)

Inženýrská statistika pak představuje soubor postupů a aplikací teoretických principů v oblasti inženýrské činnosti.

Vybraná rozdělení náhodné veličiny

Malé statistické repetitorium Verze s řešením

1. Klasická pravděpodobnost

Design Experimentu a Statistika - AGA46E

Transkript:

Cvičení ze statistiky - 5 Filip Děchtěrenko

Minule bylo.. Začali jsme pravděpodobnost Klasická a statistická definice pravděpodobnosti Náhodný jev Doplněk, průnik, sjednocení Podmíněná pravděpodobnost Bayesova věta

Náhodná proměnná Popisování náhodných jevů pomocí písmen A,B,C se špatně kvantifikuje (mám-li minci, tak můžu popsat jev, že padla panna písmenem P, orel písmenem O) Zavedeme náhodnou proměnnou, která bude značit výsledek náhodného pokusu Značíme P(X=k)=p kde k je hodnota náhodné proměnné a p je pst!!!!!pozor, X není neznámá!!!!!

Vlastnosti náhodné proměnné Náhodná proměnná nabývá různých hodnot, všem možným hodnotám říkáme obor hodnot Máme-li mezi hodnotami mezery (tj. existují-li hodnoty, kterých náhodná proměnná nemůže nabývat), mluvíme o diskrétní náhodné proměnné Mohou-li hodnoty nabývat libovolné hodnoty z intervalu, mluvíme o spojité náhodné proměnné

Diskrétní náhodná proměnná Obor hodnot je konečný (spočetný), tedy ho můžeme zapsat jako množinu {x 1, x 2,, x n } Pro každé číslo z oboru hodnot máme definovanou pravděpodobnost jeho výskytu P(X = x 1 ) = p 1, P(X = x 2 ) = p 2,, P(X = x n ) = p n Př: V továrně vyrábějí 6 typů výrobků. Pravděpodobnost, že další vyrobený výrobek bude typu 1-6 je: Typ 1 2 3 4 5 6 Pst 0.1 0.2 0.4 0.2 0.09 0.01 Obor hodnot je tedy {1,2,3,4,5,6} a pravděpodobnosti jsou P(X=1)=0.1 P(X=2)=0.2 P(X=3)=0.4 P(X=4)=0.2 P(X=5)=0.09 P(X=6)=0.01 Musí platit, že součet dílčích pstí je 1

Distribuční funkce Jeden z prostředků popisu náhodné veličiny F x = P(X x) Označuje, jaká je pravděpodobnost, že náhodná veličina je menší nebo rovna než zadané x Vlastnosti distribuční funkce: Hodnoty mezi 0 a 1 (0 F x 1) Funkce je neklesající Je zprava spojitá (a u spojité je celá spojitá) Zobrazuje se grafem distribuční funkce Př: Nakreslete graf F pro hod kostkou

Sdružená pravděpodobnost Někdy se nám vyskytují proměnné spolu Př: s nějakou pravděpodobností mě může bolet zub, bolest zubu se vyskytuje s vyšší pstí, pokud mám kaz Např.: P(X=1,Y=2)=0.2 značí pst, s jakou mě bolí zub, ale přitom nemám kaz Můžu se ptát, s jakou pstí mě budou bolet zuby nehledě na to, zda mám kaz - P(X=1)? Sečtu všechny dílčí psti u X=1, tedy: P X = 1 = P X = 1, Y = 1 + P X = 1, Y = 2 = 0.4 + 0.2 = 0.6 Obecně P X = i = P(X = i, Y = j) j P(X=i) říkáme marginální pravděpodobnost Zub bolí (X=1) Mám kaz(y=1) 0.4 0.1 Nemám kaz(y=2) 0.2 0.3 Zub nebolí (X=2) Náhodné proměnné jsou nezávislé, pokud platí P X = i, Y = j = P(X = i) P(X = j)

Sdružená pravděpodobnost příklad Mějme následující pravděpodobnosti: Y=1 Y=2 Y=3 X=1 1/8 1/8 1/32 X=2 1/32 1/8 0 X=3 0 1/16 1/2 Kolik je P(X=2,Y=1), P(X=1),P(X=3,Y>2)? Jsou nezávislé? P(X=2,Y=3)=1/32 P(X=1)=3/32 P(X=3,Y<3)=1/16 Nejsou nezávislé, protože P(X=3,Y=2) P(X=3) P(Y=2)

Střední hodnota Typicky nás zajímá střední hodnota náhodné proměnné (také se někdy nazývá očekávaná hodnota nebo populační průměr) Jedná o číslo, které průměrně dostaneme při jednom pokusu E X = μ = P X = x i x i i Vypovídá nám dobře o tom, co od náhodné proměnné můžeme čekat

Střední hodnota v příkladu E X = i P X = x i x i Továrna: Typ 1 2 3 4 5 6 Pst 0.1 0.2 0.4 0.2 0.09 0.01 Jaká je očekávaná hodnota u výrobku v továrně? E X = 0.1 1 + 0.2 2 + 0.4 3 + 0.2 4 + 0.09 5 + 0.01 6=3 Hod mincí: Jaká je střední hodnota u mince (označím-li pannu jako 0 a orla jako 1)? E X = 0.5 0 + 0.5 1 Na označení nezáleží, mohlo by to být klidně i panna 100 a orel 150. Střední hodnota se vztahuje zadaným číslům a ty mohou být kterákoli

Rozptyl Označuje míru rozptýlenosti okolo středu, někdy se taky nazývá populační rozptyl var X = x i μ 2 P(X = x i ) Alternativně: var X = E X EX 2 = EX 2 EX 2 EX je obyčejná střední hodnota EX 2 2 = i P X = x i x i

Rozptyl v příkladu var X = σ 2 = EX 2 EX 2 Továrna: Typ 1 2 3 4 5 6 Typ^2 1 4 9 16 25 36 Pst 0.1 0.2 0.4 0.2 0.09 0.01 Jaký je očekávaný populační rozptyl? var X = 0.1 1 + 0.2 4 + 0.4 9 + 0.2 16 + 0.09 25 + 0.01 36 3 2 = 10 9 = 1 Hod mincí: Jaký je očekávaný rozptyl mince? var X = 0.5 0 + 0.5 1 0.5 2 = 0.5 0.25 = 0.25

Funkce náhodné proměnné Samotná náhodná proměnná je pro formalizování světa málo, chtěli bychom s ní dělat základní aritmetické operace (něčím vydělit, přičíst konstantu, ) Př: na kostce padne 1 až 6, pokud chceme, aby nám vracela čísla -5 až 0, obrátím znaménko a přičtu 1, tedy Y = 1 X Př: Hodím dvěma kostkami, chci jejich součet, tedy Y = X 1 + X 2 Mění se pouze hodnoty y i (původně x i ), pravděpodobnost se nemění! (P Y = y i = P(X = x i )) Vyvstává otázka, jak po těchto operacích vypadá E(Y) a var Y

Vlastnosti EY a var Y E(c) = c, kde c je konstanta E b X = b E X E a + X = a + E X E X 1 + X 2 = E X 1 + E(X 2 ) var (c) = 0, kde c je konstanta var bx = b 2 var X var a + X = var X Jsou-li nezávislé, pak var X + Y = varx + vary Nejsou-li nezávislé var X + Y = varx + vary cov X, Y kde cov X, Y = i j x i EX y i EY P(X = x i. Y = y i ) => máme-li spočítané EX a var X, nemusíme počítat EY a var Y z definice, ale stačí použít výše uvedené vztahy

Odvození var X Pomocí vztahů pro EX můžeme odvodit vzorec pro var X var X = E X EX 2 = E X 2 2X EX + EX 2 = E X 2 2 EX EX + EX 2 = E X 2 EX 2 (spíš jen pro ilustraci)

Z rozdělení Velmi užitečná transformace je na Z rozdělení (měli jsme Z hodnotu Z = X μ σ Potom platí, že E(Z)=0 a var(z)=1 Budeme to hodně využívat dál

Pravděpodobnostní modely Chceme popsat, jak vznikají data ve světě Známe-li vlastnosti modelu, můžeme předpovídat, jaká data dostaneme Př: mějme pravděpodobnostní model, ve kterém platí, že P(X=1)=1 (Tedy vždy padne 1), pak jsme schopní říct, kolik jedniček budeme mít po deseti pokusech

Hypergeometrický model Trochu jiný model, než ostatní Pro případy bez vracení Máme nějakou množinu prvků, kterou můžeme rozdělit na dvě skupiny (A a B). Vybereme z ní n prvků a zajímá nás, jaká je pst, že ve výběru je právě k prvků z A Parametry: N: celkový počet prvků N A, N B : počet prvků ve skupině A a B n: výběr ze souboru k: počet prvků ze skupiny A

Hypergeometrické rozdělní P X = k Kde N k = (N A k ) ( N B n k ) ( N n ) je kombinační číslo N k = N! k! N k! n! = n n 1 n 2 2 1 tedy 4!=4 3 2 1=12 N značí počet všech k-tic z N prvků k Nezáleží na pořadí (dvojice (A,B) je totéž jako (B,A)) Jde vlastně o počet pozitivních případů, ku všem případům

Příklad Ve třídě je 20 dětí, z toho 8 kluků a 12 holek. Náhodně vyberu 4 děti, jaká je pravděpodobnost, že právě dvě jsou holky? P X = 2 = ( 12 2 ) ( 8 4 2 ) ( 20 4 ) Náhodně vyberu 4 děti, jaká je pravděpodobnost, že aspoň dvě jsou holky? P X 2 = P X = 2 + P X = 3 + P X = 4 = (12 2 ) ( 8 4 2 ) ( 20 4 ) +

Vlastnosti kombinačních čísel Pro kombinační číslo platí 1 = n 0 = n n n 1 =1 n k = n n k

Alternativní rozdělení Základní diskrétní rozdělení X={0,1} tedy mám dvě možnosti, co mohou nastat Parametry: π: pst, že nastane jev 0 (tedy 1- π, že nastane jev 1) EX=π Var X= π(1-π) Značí se X~Alt(π) Př: hod mincí (π=0.5)

Binomické rozdělení Součet n alternativních rozdělení Y = X 1 + X 2 + X n Y={0,1,,n} Parametry: π: pst, že u každého z n jevů padne 0 (tedy 1- π, že padne 1) n: počet alternativních rozdělení P X = k = n k πk 1 π n k EX=nπ Var X= nπ(1- π) Značí se X~Bi(n,π) Př: hod 10 mincemi, jaká je pst, že padne právě 5x panna

Příklady na rozdělení 1. Lovec má 5 patron, střílí dokud netrefí (nebo nedojdou) a pst zásahu je 0.4. Popište rozdělení, střední hodnotu a rozptyl 2. Pravděpodobnost, že se narodí kluk, je 0,515. Kolik potřebujeme dětí, aby pst, že je v nich aspoň jeden kluk, je větší než 99%? 3. V urně je 5 černých a 3 zelené koule. Náhodně vyberu 2 koule, jaká je pravděpodobnost, že právě jedna bude zelená? 4. To samé jako 3, ale kouli tam po vytažení vrátím? 5. To samé jako 3, ale v urně je 5000 černých a 3000 zelených