الرياضيات · المسرد

ما معنى فضاء احتمالي؟

يُعرف أيضًا باسم: متغيّر عشوائي · قانون متغيّر عشوائي · أمل

تعريف 22.1 الرياضيات الجامعية — السنة 3 · الفصل 22 — الاحتمالات: الأسس وقانون الأعداد الكبيرة

الفضاء الاحتمالي فضاءٌ قياسي (Ω,A,P)(\Omega, \mathcal A, \P) مع P(Ω)=1\P(\Omega) = 1؛ وتسمّى عناصر A\mathcal A حوادث، ويقال إن خاصيةً تصح شبه أكيد إذا كان احتمال حادثتها 11. والمتغيّر العشوائي تطبيقٌ قابل للقياس X ⁣:ΩRX \colon \Omega \to \R (أو إلى Rd\R^d: أي متجهة عشوائية)؛ وقانونه هو القياس الاحتمالي المدفوع PX=XP\P_X = X_*\P على R\R (التمرين 11.9)، معيَّنًا بواسطة دالة التوزيع FX(t)=P(Xt)F_X(t) = \P(X \leq t) (التمرين 9.3). ويقبل XX كثافة ff إذا كان PX=f ⁣dλ\P_X = f\,\dd\lambda؛ ويكون متقطّعًا إذا كان PX\P_X تركيبةً قابلة للعدّ من كتل ديراك. والأمل هو

E[X]=ΩX ⁣dP(X0 أو XL1(P)),\E[X] = \int_\Omega X\,\dd\P \qquad (X \geq 0 \text{ أو } X \in L^1(\P)),

وتحسبه مبرهنة النقل (التمرين 11.9) في القانون: E[g(X)]=Rg ⁣dPX\E[g(X)] = \int_\R g\,\dd\P_X — أي =g(xk)pk= \sum g(x_k)p_k في الحالة المتقطّعة، و =g(x)f(x) ⁣dx= \int g(x)f(x)\dd x في حالة الكثافة: أي صيغ السنة الجامعية 2، وقد صارت مبرهنات نظرية واحدة. والتباين هو V(X)=E[(XEX)2]=E[X2](EX)2\V(X) = \E[(X - \E X)^2] = \E[X^2] - (\E X)^2 من أجل XL2X \in L^2.

أمثلة

مثال 22.2

القوانين المعيارية وتحويلاتها الجديرة بالذكر: برنولي B(p)\mathcal B(p)، والثنائي B(n,p)\mathcal B(n, p)، والهندسي، وبواسون P(λ)\mathcal P(\lambda) (وهي متقطّعة: وتبقى جداول السنة الجامعية 2 صحيحة)؛ والمنتظم على [0,1]\intcc01 (أي قياس لوبيغ نفسه)؛ والأُسّي E(λ)\mathcal E(\lambda) (بكثافة λeλx1x>0\lambda\eu^{-\lambda x}\mathbf 1_{x>0})؛ والقانون الغاوسي N(m,σ2)\mathcal N(m, \sigma^2) بكثافة 1σ2πexp((xm)22σ2)\frac1{\sigma\sqrt{2\pi}}\exp\bigl(-\frac{(x - m)^2}{2\sigma^2}\bigr) — وهي كثافة احتمالية حسب المسألة 10.1، بمتوسط mm وتباين σ2\sigma^2 (العزوم الغاوسية، التمرين 11.10).

مثال 22.14 (ما يشتريه القانون القوي)

(a) التواترات: من أجل رميات قطعة نقدية مستقلة متماثلة التوزيع، يتقارب التواتر المرصود للوجه شبه أكيد إلى pp — أي التبرير التجريبي للاحتمال نفسه. (b) مونتي كارلو: من أجل gL1([0,1])g \in L^1(\intcc01) ومن أجل (Un)(U_n) مستقلة متماثلة منتظمة (المبرهنة 22.61nkng(Uk)01g\frac1n\sum_{k\leq n}g(U_k) \to \int_0^1g شبه أكيد: أي التكاملات بالمعاينة، في أي بُعد، بالمعدل المستقل عن البُعد n1/2\sim n^{-1/2} المضبوط في الفصل 23. (c) الأعداد الناظمية: لكل عدد حقيقي تقريبًا، في نشره الثنائي، تواترٌ مقارب 12\frac12 من الآحاد (بتطبيق القانون القوي على متغيّرات الأرقام في المبرهنة 22.6) — أي مبرهنة بوريل، وهي عبارة عن أعداد كل يوم مبرهَنٌ عليها بالقياس: ويكملها المسألة 22.1 في جميع الأسس.

اقرأ في الفصل ←