logo
Dziedzina

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 (Ω,F,P)\left(\Omega,\mathcal{F},P\right), gdzie:

      • Ω\Omega to zbiór wszystkich możliwych wyników (przestrzeń zdarzeń elementarnych),

      • F\mathcal{F} to zbiór zdarzeń (zazwyczaj sigma-ciało),

      • PP to miara prawdopodobieństwa, która przypisuje zdarzeniom liczby z przedziału [0,1][0,1].

  • Prawdopodobieństwo:

    • Prawdopodobieństwo klasyczne – jeśli wszystkie zdarzenia elementarne są równoprawdopodobne, to prawdopodobieństwo zdarzenia AA wynosi:

      P(A)=liczba zdarzenˊ sprzyjającychliczba wszystkich zdarzenˊP(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 AA i BB są niezależne, jeśli P(AB)=P(A)P(B)P(A\cap B)=P(A) \cdot P(B).

    • Zdarzenia zależne – prawdopodobieństwo jednego zdarzenia zależy od wystąpienia drugiego.

  • Prawdopodobieństwo warunkowe:

    • Prawdopodobieństwo zdarzenia AA pod warunkiem, że zaszło zdarzenie BB, oblicza się ze wzoru:

      P(AB)=P(AB)P(B)P(A|B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)}
      (0)

  • Twierdzenie Bayesa:

    • Pozwala na aktualizację prawdopodobieństwa zdarzenia w oparciu o nowe informacje:

      P(AB)=P(BA)P(A)P(B)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)=ixiP(X=xi)E(X)=\sum_{i}x_i \cdot P(X=x_i)
      (0)
  • Wariancja - miara rozproszenia zmiennej losowej:

    Var(X)=E(X2)[E(X)]2\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.

Dowiedz się więcej!

Więcej informacji o pojęciu Rachunek prawdopodobieństwa znajdziesz w: