O‘zbekiston Respublikasi Oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi Sh. Q. Farmonov, R. M. Тurgunbayev
§. Ko‘p o‘lchovli tasodifiy miqdorlar
Download 1.15 Mb. Pdf ko'rish
|
4. Farmanov Sh va boshqalar ENvaMS
- Bu sahifa navigatsiya:
- 2.5-§. Tasodifiy miqdorlarning funksiyalari
§. Ko‘p o‘lchovli tasodifiy miqdorlar
( ) , , P Ω F ehtimollik fazosida 1 2 , , ..., n ξ ξ ξ tasodifiy miqdorlarni qaraymiz. Har bir ω ∈Ω ga bu tasodifiy miqdorlar n-o‘lchovli vektor ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 , ,..., n ξ ω ξ ω ξ ω ξ ω = ni mos qo‘yadi. 1 2 , , ..., n ξ ξ ξ tasodifiy miqdorlar orqali berilgan n Ω → R akslantirish tasodifiy vektor yoki ko‘p o‘lchovli tasodifiy miqdor deyiladi. n R Ω → akslantirishni ( ) , Ω F ni ( ) , n n R B fazoga o‘lchovli akslantirish sifatida qarash mumkin, bu yerda n B – n R dagi Borel to‘plamlari σ -algebrasi. Shuning uchun iхtiyoriy Borel to‘plami B uchun ξ vektorning taqsimoti deb ataluvchi ( ) ( ) P B P B ξ ξ = ∈ funksiya aniqlangan. 1 ,..., 1 1 ( ,..., ) ( ,..., ) n n n n F x x P x x ξ ξ ξ ξ = < < funksiya 1 2 , ,..., n ξ ξ ξ tasodifiy miqdorning birgalikdagi taqsimot funksiyasi deb ataladi. Тasodifiy vektor taqsimot funksiyasining ba’zi хossalarini keltiramiz: ( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 ,..., 1 ,..., 1 1 ,..., 1 1. lim ,..., ,..., . 2. lim ,..., 0. n n n n n n n x n x FF F x x F x x FF F x x ξ ξ ξ ξ ξ ξ − − →∞ →−∞ = = Limitlar oхirgi argument bo‘yicha olinganligi katta ahamiyatga ega emas, chunki tasodifiy miqdorlarni har doim qayta nomerlash mumkin. 1 ,..., 1 ( ,..., ) n n F x x ξ ξ taqsimot funksiyasi ( ) P B ξ taqsimotni bir qiymatli aniqlashini ko‘rish qiyin emas. Хuddi bir o‘lchovli holga o‘хshab, agar tasodifiy vektor komponentalari ko‘pi bilan sanoqli sondagi qiymatlarni qabul qilsa, u holda tasodifiy vektorlarning taqsimoti diskret tipga tegishli deymiz. Agarda iхtiyoriy n B ⊂ R Borel to‘plami uchun ( ) ( ) ( ) B P B P B f x dx ξ ξ = ∈ = ∫ 75 bo‘lsa, bu yerda ( ) ( ) 0, 1 n f x f x dx ≥ = ∫ R , u holda tasodifiy vektorlarning taqsimoti absolyut uzluksiz tipga tegishli deymiz. Bu ta’rifni unga ekvivalent bo‘lgan ( ) ( ) 1 1 ,..., 1 1 1 ,..., ... ,..., ... n n x x n n n F x x f t t dt dt ξ ξ −∞ −∞ = ∫ ∫ ko‘rinishga almashtirish mumkin. Yuqoridagi ( ) f x funksiya ξ taqsimotning zichligi (zichlik funksiyasi) yoki 1 2 , ,..., n ξ ξ ξ birgalikdagi taqsimotining zichligi deyiladi. Uning uchun deyarli hamma yerda ( ) ( ) 1 ,..., 1 1 1 ,..., ,..., ... n n n n n F x x f x x x x ξ ξ ∂ = ∂ ∂ tenglik o‘rinli bo‘ladi. Ehtimolliklar nazariyasining muhim tushunchasi bo‘lgan hodisalarning bog‘liqsizligi o‘z ma’nosini tasodifiy miqdorlar uchun ham saqlab qoladi. Hodisalar bog‘liqsizligiga mos ravishda quyidagini aytish mumkin: Agarda to‘g‘ri chiziqdagi iхtiyoriy 1 ,..., n B B Borel to‘plamlari uchun ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 2 2 ,..., ... n n n n P B B P B P B P B ξ ξ ξ ξ ξ ∈ ∈ = ∈ ⋅ ∈ ∈ tenglik o‘rinli bo‘lsa, u holda tasodifiy miqdorlar bog‘liqsiz deyiladi. Buni taqsimot funksiyalari tilida quyidagicha aytish mumkin: 1 2 , ,..., n ξ ξ ξ tasodifiy miqdorlar bog‘liqsiz bo‘lishi uhun ixtiyoriy x i larda ( ) ( ) ( ) 1 1 ,..., 1 1 ,..., ... n n n n F x x F x F x ξ ξ ξ ξ = tenglik o‘rinli bo‘lishi zarur va yetarli. Bu yerda ( ) i i F x ξ – i ξ tasodifiy miqdorning taqsimot funksiyasidir. Agar 1 2 , ,..., n ξ ξ ξ bog‘liqsiz tasodifiy miqdorlar mos ravishda 1 ( ), f x 2 ( ), f x ..., ( ) n f x taqsimot zichliklariga ega bo‘lsalar, u holda n o‘lchovli ( ) 1 2 , ,..., n ξ ξ ξ ξ = tasodifiy miqdor ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 1 1 2 2 , ,..., ... n n n f x x x f x f x f x = ⋅ ⋅ ⋅ ko‘paytma bilan ifodalanadigan taqsimot zichligiga ega bo‘ladi. 76 Ko‘p o‘lchovli tasodifiy miqdorlarning taqsimotlariga misollar keltiramiz. 1-misol . Polinomial taqsimot . Agar ξ m -o‘lchovli diskret tasodifiy vektor uchun ( ) 1 2 1 2 , ,..., , , ... m i m k k k k k Z k k k n = ∈ + + + = bo‘lib { } ( ) { } ( ) 1 2 1 1 1 2 1 2 ! ,..., ... ! !... ! m k k k k m m m m n p P k P k k p p p k k k ξ ξ ξ = = = = = = , (1) 1 2 0, 1,2,..., ; ... 1 i m p i m p p p > = + + + = bo‘lsa, u holda ξ vektor ( ) ( ) 1 2 ; , ,..., ; m n p p p n p = parametrli polinomial qonun bo‘yicha taqsimlangan tasodifiy vektor va ( ) 1 2 ; , , ,..., m k P k n p p p p = ehtimolliklarga ( ) 1 2 ; , ,..., m n p p p parametrli polinomial taqsimot deyiladi. (1) tenglikning o‘ng tomoni ( ) 1 2 ... n m p p p + + + polinomning 1 2 , , ..., m p p p sonlarning darajalari bo‘yicha yoyilmasini umumiy holidan iborat bo‘lgani sababli, yuqoridagi taqsimotni polinomial taqsimot deb atalishi tabiiydir. Agar 1 2 2, , 1 m p p p p = = = − bo‘lsa, (1) polinomial taqsimot ( ) , n p - parametrli binomial taqsimotga aylanadi. 2-misol ( Ko‘p o‘lchovli normal taqsimot) . ( ) 1 2 , ,..., n m m m m = – - n o‘lchovli vektor va ij R r = birorta n n × o‘lchovli, musbat aniqlangan, simmetrik matritsa bo‘lsin. R musbat aniqlangan matritsa bo‘lgani uchun, uning teskari matritsasi 1 ij R A a − = = mavjud. Zichlik funksiyasi ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 1/ 2 1 2 , ,..., 1 2 / 2 , 1 1 , ,..., , ,..., exp 2 2 n n n n ij i i j j n i j A x x x x x x a x m x m ξ ξ ξ ϕ ϕ π = ⎧ ⎫ = = − − − ⎨ ⎬ ⎩ ⎭ ∑ ko‘rinishga ega bo‘lgan ( ) 1 2 , ,..., n ξ ξ ξ ξ = – - n o‘lchovli tasodifiy vektor ( ) ; m R parametrli normal qonun bo‘yicha taqsimlangan tasodifiy vektor deyiladi. Bu yerda det A A = orqali A matritsaning determinanti belgilangan. Xususan 2-o‘lchovli va parametrlari ( ) , m R bo‘lgan normal taqsimotni ko‘raylik. Buning uchun ( ) 1 2 , m m m = sonli vektor va 77 2 1 1 2 2 1 2 2 r R r σ σ σ σ σ σ ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 1 1 r − < < simmetrik va musbat aniqlangan 2x2-o‘lchovli matritsani ko‘ramiz. R matritsani determinanti ( ) 2 2 2 1 2 1 R r σ σ = − bo‘lgani uchun ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 r r r A R r r r σ σ σ σ σ σ − − ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ − − ⎜ ⎟ = = ⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ − − ⎝ ⎠ va A matritsani determinanti 2 2 2 1 2 1 (1 ) A r σ σ = − bo‘ladi. Bu holda ( ) 1 2 1 2 , х х ξ ξ ϕ zichlik funksiya ( ) ( ) 1 2 1 2 1 2 , , x x x x ξ ξ ϕ ϕ = = ( ) ( ) ( )( ) ( ) 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 2 2 1 1 exp 2 1 2 1 x m r x m x m x m r r σ σ σ σ πσ σ ⎧ ⎫ ⎡ ⎤ − − − − ⎪ ⎪ = − − + ⎢ ⎥ ⎨ ⎬ − − ⎢ ⎥ ⎪ ⎪ ⎣ ⎦ ⎩ ⎭ ko‘rinishga ega bo‘ladi. 2.5-§. Tasodifiy miqdorlarning funksiyalari Endi boshqa tasodifiy miqdorlarning funksiyalari bo‘lgan tasodifiy miqdorning tsqsimot funksiyasini topish masalasini ko‘raylik. Mayli, ( ) ( ) F x P x ξ ξ = < va ( ) g x Borel funksiyasi bo‘lsin. U holda ( ) g η ξ = tasodifiy miqdorni taqsimot funksiyasi quyidagiga teng: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 , g F x P g x P g x ξ ξ ξ − = < = ∈ −∞ . 78 Agar ( ) g x – kamaymaydigan funksiya bo‘lib, uning uchun teskari ( ) 1 g x − funksiya aniqlangan bo‘lsa, u holda ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 g F x P g x F g x ξ ξ ξ − − = < = . Xususan, agar ( ) F x ξ uzluksiz bo‘lsa, ( ) F ξ η ξ = tasodifiy miqdor [ ] 0,1 oraliqda tekis taqsimlangan bo‘ladi. Aksincha, η tekis taqsimlangan tasodifiy miqdor va F berilgan taqsimot funksiyasi bo‘lsin. U holda ( ) 1 F ξ η − = tasodifiy miqdor ( ) F x taqsimot funksiyasiga ega bo‘ladi. Boshqa xususiy holda, ya’ni ( ) g x a bx = + , 0 b > holatda ( ) ( ) g x a F x F b ξ ξ − ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ bo‘ladi. Agar ( ) 2 g x x = bo‘lsa, 0 x < uchun ( ) 0 F x η = , 0 x ≥ uchun esa ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 g F x P x P x x F x F x P x ξ ξ ξ ξ ξ ξ = < = − < < = − − − = − . Endi ( ) g ξ tasodifiy miqdorning zichlik funksiyasini topish masalasini qaraylik. Yuqoridagilarga qo‘shimcha ravishda g funksiya differensiallanuvchi va ξ tasodifiy miqdor ( ) f x zichlik funksiyasiga ega bo‘lsin. U holda ( ) g ξ ning quyidagi zichlik funksiyasi mavjud ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 g f g x f x f g x g x g x ξ − − − ′ = = ′ . Misol uchun ( ) g x a bx = + , 0 b > bo‘lganda ( ) 1 a b x a f x f b b ξ + − ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ . Eslatma . Agar g o‘smaydigan funksiya bo‘lsa, u holda ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 g f g x f x g x ξ − = − ′ . 79 Endi bir nechta tasodifiy miqdor funksiyalarini qaraymiz. Taqsimot funksiyasining ta’rifiga asosan ( ) 1 2 , g ξ ξ tasodifiy miqdorning taqsimot funksiyasi ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) { } ( ) 1 2 1 2 1 2 , , : , g F z P g z P g z ξ ξ ξ ξ ω ξ ω ξ ω = < = < . Masalan, 1 ξ va 2 ξ bog‘liqsiz tasodifiy miqdorlar 1 f ξ va 2 f ξ zichlik funksiyalariga ega bo‘lsa, u holda ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 1 2 z y z F z f u du f y dy f u y du f y dy η ξ ξ ξ ξ − ∞ ∞ −∞ −∞ −∞ −∞ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ = = − = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ∫ ∫ ∫ ∫ = ( ) ( ) 1 2 z f u y f y dy du ξ ξ ∞ −∞ −∞ ⎡ ⎤ − ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ∫ ∫ . Oxirgi tenglikni differensiallab, ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 2 1 , f z f z y f y dy f z f z x f x dx η ξ ξ η ξ ξ ∞ −∞ ∞ −∞ = − = − ∫ ∫ (*) tengliklarni hosil qilamiz. 1-misol . Agar 1 ξ va 2 ξ o‘zaro bog‘liq bo‘lmagan va [ ] 0,1 da tekis taqsimlangan tasodifiy miqdorlar bo‘lsa, u holda 1 2 η ξ ξ = + uchun ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 2 2 1 0 1 z z f z f z x f x dx f z x dx f y dy η ξ ξ ξ ξ ∞ −∞ − = − = − = ∫ ∫ ∫ bo‘ladi. Aytaylik, 0 1 z < ≤ bo‘lsin, u holda ( ) ( ) ( ) 2 2 0 1 0 z z f z f y dy f y dy z η ξ ξ − = + = ∫ ∫ , agar 1 2 z < ≤ bo‘lsa, ( ) ( ) 2 1 1 1 1 2 z z f z f y dy dy z η ξ − − = = = − ∫ ∫ . Shunday qilib, 80 ( ) [ ] [ ] [ ] 0, agar 0,2 ; , agar 0,1 ; 2 , agar 1,2 . z f z z z z z η ⎧ ∉ ⎪ = ∈ ⎨ ⎪ − ∈ ⎩ 2-misol. Endi 1 ξ tasodifiy miqdor ( ) 2 1 1 , a σ parametrli, 2 ξ tasodifiy miqdor ( ) 2 2 2 , a σ parametrli normal qonun bilan taqsimlangan holni ko‘raylik. Agar ( ) 2 2 1 2 x x e ϕ π − = standart normal qonun zichlik funksiyasi bo‘lsa, ( ) 1 1 1 1 1 x a f x ξ ϕ σ σ ⎛ ⎞ − = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , ( ) 2 2 2 2 1 x a f x ξ ϕ σ σ ⎛ ⎞ − = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ bo‘ladi va (*) formula yordamida ( ) ( ) 1 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 x a a f x ξ ξ ϕ σ σ σ σ + ⎛ ⎞ − + ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ + + ⎝ ⎠ topiladi. Demak ( ) 2 1 1 , a σ va ( ) 2 2 2 , a σ parametrli normal qonun bilan taqsimlangan ikkita bog‘liqsiz tasodifiy miqdorlar yig‘indisi, ( ) 2 2 1 2 1 2 , a a σ σ + + parametrli normal qonun bilan taqsimlangan tasodifiy miqdor bo‘lar ekan. Download 1.15 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling