Rachunek prawdopodobieństwa
Rachunek prawdopodobieństwa to dział matematyki, który zajmuje się badaniem zjawisk losowych, czyli takich, których wyniku nie można przewidzieć z całą pewnością, ale można oszacować ich prawdopodobieństwo. Rachunek prawdopodobieństwa dostarcza narzędzi do modelowania i analizy niepewności, co ma ogromne znaczenie w statystyce, finansach, fizyce, biologii, informatyce i wielu innych dziedzinach.
Kluczowe zagadnienia rachunku prawdopodobieństwa:
Podstawowe pojęcia:
Zdarzenie elementarne – pojedynczy możliwy wynik doświadczenia losowego.
Zdarzenie – zbiór zdarzeń elementarnych.
Przestrzeń probabilistyczna – trójka \left(\Omega,\mathcal{F},P\right), gdzie:
\Omega to zbiór wszystkich możliwych wyników (przestrzeń zdarzeń elementarnych),
\mathcal{F} to zbiór zdarzeń (zazwyczaj sigma-ciało),
P to miara prawdopodobieństwa, która przypisuje zdarzeniom liczby z przedziału [0,1].
Prawdopodobieństwo:
Prawdopodobieństwo klasyczne – jeśli wszystkie zdarzenia elementarne są równoprawdopodobne, to prawdopodobieństwo zdarzenia A wynosi:
P(A)= \frac{\text{liczba zdarzeń sprzyjających}}{\text{liczba wszystkich zdarzeń}} (0)
Prawdopodobieństwo geometryczne – stosuje się, gdy zbiór zdarzeń elementarnych jest nieskończony i można go opisać geometrycznie (np. długość, pole, objętość).
Zdarzenia niezależne i zależne:
Zdarzenia niezależne – zdarzenia A i B są niezależne, jeśli P(A\cap B)=P(A) \cdot P(B).
Zdarzenia zależne – prawdopodobieństwo jednego zdarzenia zależy od wystąpienia drugiego.
Prawdopodobieństwo warunkowe:
Prawdopodobieństwo zdarzenia A pod warunkiem, że zaszło zdarzenie B, oblicza się ze wzoru:
P(A|B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)}(0)
Twierdzenie Bayesa:
Pozwala na aktualizację prawdopodobieństwa zdarzenia w oparciu o nowe informacje:
P(A|B)= \frac{P(B|A) \cdot P(A)}{P(B)} (0)
Zmienne losowe:
Zmienna losowa – funkcja przypisująca zdarzeniom elementarnym liczby rzeczywiste.
Rozkład prawdopodobieństwa – opisuje, jak prawdopodobieństwo jest rozłożone na wartości zmiennej losowej.
Wartość oczekiwana – średnia wartość zmiennej losowej:
E(X)=\sum_{i}x_i \cdot P(X=x_i)(0)
Wariancja - miara rozproszenia zmiennej losowej:
\text{Var}(X)=E(X^2)-[E(X)]^2(0)Rozkłady prawdopodobieństwa:
Rozkład dyskretny – zmienna losowa przyjmuje skończoną lub przeliczalną liczbę wartości, np.:
Rozkład Bernoulliego,
Rozkład dwumianowy,
Rozkład Poissona.
Rozkład ciągły – zmienna losowa przyjmuje wartości z pewnego przedziału, np.:
Rozkład normalny (Gaussa),
Rozkład jednostajny,
Rozkład wykładniczy.
Twierdzenia graniczne:
Prawo wielkich liczb – średnia z dużej liczby prób dąży do wartości oczekiwanej.
Centralne twierdzenie graniczne – suma dużej liczby niezależnych zmiennych losowych ma rozkład zbliżony do normalnego.
Więcej informacji o pojęciu Rachunek prawdopodobieństwa znajdziesz w: