Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is kansruimte?

Ook bekend als: toevalsveranderlijke · verdeling van een toevalsveranderlijke · verwachtingswaarde

Definitie 22.1 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 3 · Hoofdstuk 22 — Kansrekening: fundamenten en de wet van de grote aantallen

Een kansruimte is een maatruimte (Ω,A,P)(\Omega, \mathcal A, \P) met P(Ω)=1\P(\Omega) = 1; de elementen van A\mathcal A heten gebeurtenissen, en een eigenschap geldt bijna zeker (b.z.) als haar gebeurtenis kans 11 heeft. Een toevalsveranderlijke is een meetbare afbeelding X ⁣:ΩRX \colon \Omega \to \R (of Rd\R^d: een toevalsvector); haar verdeling is de beeldkansmaat PX=XP\P_X = X_*\P op R\R (Oefening 11.9), vastgelegd door de verdelingsfunctie FX(t)=P(Xt)F_X(t) = \P(X \leq t) (Oefening 9.3). XX heeft dichtheid ff als PX=f ⁣dλ\P_X = f\,\dd\lambda; ze heet discreet als PX\P_X een aftelbare combinatie van diracmassa’s is. De verwachtingswaarde is

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

en de overdrachtsformule (Oefening 11.9) berekent haar in de verdeling: E[g(X)]=Rg ⁣dPX\E[g(X)] = \int_\R g\,\dd\P_X=g(xk)pk= \sum g(x_k)p_k in het discrete geval, =g(x)f(x) ⁣dx= \int g(x)f(x)\dd x in het geval met een dichtheid: de formules uit het volume van bachelorjaar 2, nu stellingen van één theorie. De variantie is V(X)=E[(XEX)2]=E[X2](EX)2\V(X) = \E[(X - \E X)^2] = \E[X^2] - (\E X)^2 voor XL2X \in L^2.

Voorbeelden

Voorbeeld 22.2

De standaardverdelingen en hun opmerkelijke transformaties: bernoulli B(p)\mathcal B(p), binomiaal B(n,p)\mathcal B(n, p), meetkundig, poisson P(λ)\mathcal P(\lambda) (discreet: de tabellen uit het volume van bachelorjaar 2 blijven geldig); uniform op [0,1]\intcc01 (de lebesguemaat zelf); exponentieel E(λ)\mathcal E(\lambda) (dichtheid λeλx1x>0\lambda\eu^{-\lambda x}\mathbf 1_{x>0}); de gaussische verdeling N(m,σ2)\mathcal N(m, \sigma^2) met dichtheid 1σ2πexp((xm)22σ2)\frac1{\sigma\sqrt{2\pi}}\exp\bigl(-\frac{(x - m)^2}{2\sigma^2}\bigr) — een kansdichtheid volgens Probleem 10.1, met gemiddelde mm en variantie σ2\sigma^2 (de gaussische momenten, Oefening 11.10).

Voorbeeld 22.14 (Wat de sterke wet oplevert)

(a) Frequenties: voor i.i.d. muntworpen convergeert de waargenomen frequentie van kop b.z. naar pp — de empirische rechtvaardiging van de kansrekening zelf. (b) Monte carlo: voor gL1([0,1])g \in L^1(\intcc01) en (Un)(U_n) i.i.d. uniform (Stelling 22.6) is 1nkng(Uk)01g\frac1n\sum_{k\leq n}g(U_k) \to \int_0^1g b.z.: integralen door te bemonsteren, in elke dimensie, met de van de dimensie onafhankelijke snelheid n1/2\sim n^{-1/2} die in Hoofdstuk 23 precies wordt gemaakt. (c) Normale getallen: bijna elk reëel getal heeft in zijn binaire ontwikkeling asymptotische frequentie 12\frac12 aan enen (pas de sterke wet toe op de cijferveranderlijken van Stelling 22.6) — de stelling van Borel, een uitspraak over de meest alledaagse getallen bewezen met maat: Probleem 22.1 maakt haar in alle bases af.

Lees in het hoofdstuk →