ليكن (Ω,P) فضاء احتماليا قابلا للعد. المتغير العشوائي هو تطبيق X:Ω→E (حيث E مجموعة كيفما كانت؛ ونقول متغيرا عشوائيا حقيقيا عندما E=R). وقانونه (أو توزيعه) هو القياس الاحتمالي PX على المجموعة القابلة للعد X(Ω) المعرَّف بالعلاقة
PX({x})=P(X=x)=P({ω:X(ω)=x}).
أمثلة
مثال 22.2 (القوانين الكلاسيكية)
- برنولي B(p): X∈{0,1}، P(X=1)=p. وهو الدالة المميزة لحدث.
- ثنائي الحد B(n,p): P(X=k)=(kn)pk(1−p)n−k، 0≤k≤n: أي عدد النجاحات في n تجربة برنولي مستقلة (مجلد الثانوية؛ ويُعاد البرهان عليه أدناه عبر مجاميع المتغيرات المستقلة).
- الهندسي G(p): P(X=k)=(1−p)k−1p، k∈N∗: أي رتبة أول نجاح (المثال 21.5).
- بواسون P(λ): P(X=k)=e−λk!λk، k∈N — وهو قياس احتمالي بحكم المتسلسلة الأسية. وهو قانون الأحداث النادرة (الفصل 23).
مثال 22.10 (النقل في العمل)
من أجل X∼P(λ)، احسب E(1+X1) — فقانون 1+X1 نفسه محرج، لكن مبرهنة النقل لا تطلبه أبدا:
E(1+X1)=k≥0∑k+11e−λk!λk=λe−λk≥0∑(k+1)!λk+1=λe−λ(eλ−1)=λ1−e−λ.
ودرسان. حسابيا: التعرف على متسلسلة أسية مزاحة هو العمل كله — فمبرهنة النقل تختزل آمال f(X) إلى معالجة متسلسلات. وبنيويا: القيمة الساذجة بالتعويض ستكون 1+EX1=1+λ1، والجواب الحقيقي أكبر،
λ1−e−λ≥1+λ1,
تماما كما تقتضي متراجحة جنسن من أجل الدالة المحدبة t↦1+t1. فآمال الصور المحدبة تقع فوق القيمة الساذجة بالتعويض، وتجعل مبرهنة النقل مع تحقق من متسلسلة المتراجحة المجردة ملموسة.
مثال 22.12 (الجداءات، مع الاستقلال وبدونه)
نرمي نردين متزنين. فإذا كان Y هو النرد الثاني (المستقل عن الأول)، فإن E(XY)=E(X)E(Y)=3.52=12.25. أما إذا كان Y=X (أي “جداء” نرد بنفسه)،
E(X2)=61+4+9+16+25+36=691≈15.17=12.25:
فالقانونان الحديان أنفسهما في السيناريوهين، لكن القانونين المشتركين مختلفان، وآملا الجداء مختلفان. والعبرة، وهي جديرة بأن تُنقش: أن E(XY) دالة تخص الزوج، لا القانونين الحديين — والفرق E(X2)−E(X)2≈2.92 هو بالضبط، بحسب كونيغ–هويغنز، تباين 1235 النرد.