Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
ОТНОШЕНИЕ МОДЕЛИ К РЕАЛЬНОМУ МИРУНазначение любой математической модели, применяемой в технике, состоит в том, чтобы дать возможность с помощью вычислений предсказывать реально наблюдаемые результаты. При этом теория вероятностей полезна постольку, поскольку она позволяет делать точные математические утверждения, которые отражают статистическую устойчивость, наблюдаемую в природе. Однако, прежде чем обсуждать вопрос о таком отражении, необходимо построить математическую модель для составного эксперимента, т. е. эксперимента, который является последовательностью Рассмотрим составной эксперимент, который является последовательностью двух независимых повторений простого эксперимента, один из результатов которого обозначен через А. В составном эксперименте совокупность возможных результатов состоит из четырех совокупностей наблюдений Помер испытания Результат
Относительная частота отдельного составного результата, например
Косвенный способ состоит в том, что сначала выбираются (как показано в таблице) все результаты, которые начинаются с
где Хотя эти рассуждения сами по себе являются тривиальными, сформулированное понятие условной относительной частоты подводит нас к использованию того факта, что различные повторения эксперимента образуют независимые испытания. Независимость испытаний означает, что результат первого простого эксперимента не влияет на результат его повторения. Поэтому, если
являющееся приближенным вариантом соотношения (2.15а). Например, в эксперименте с бросанием монеты мы обычно предполагаем, что общая частота выпадения решеток и частота, с которой решетка появляется непосредственно после герба, близки к 1/2. Следовательно, можно ожидать, что Аналогично если составной эксперимент образован М независимыми повторениями простого эксперимента, то обычно наблюдаемая частота, с которой появляется каждая отдельная последовательность результатов, например
Исходя из этих предпосылок, мы можем теперь рассмотреть задачу построения математической модели, описывающей последовательность М испытаний в реальном эксперименте. Предположим, что уже определена система вероятностей, адекватно описывающая одно испытание, и нас интересует лишь некоторое событие Мы хотим сопоставить этим новой системе должно быть отражено соотношение (2.15в). Поэтому сопоставим каждой последовательности (элементарному событию) вероятность, равную произведению вероятностей составляющих ее исходов. Таким образом, если Таблица 2.1 (см. скан) Задание вероятностей, Кроме того, для того чтобы в конечном счете установить связь между повторяемым физическим экспериментом и нашей математической моделью, мы сопоставим каждому элементарному событию число
где
Для произвольного М вероятность того, что
где
Для того чтобы доказать этот факт, заметим сначала, что каждой последовательности, содержащей точно к исходов А, соответствует вероятность Совокупность вероятностей, задаваемых соотношением (2.16б), называется биномиальным распределением, а величины С — биномиальными коэффициентами. Проверим, что сумма биномиальных вероятностей равна единице (как это и должно быть в соответствии со свойством II), используя известное свойство бинома:
В результате получим
На фиг. 2.7 приведены графики Нас интересует главным образом статистическое поведение
Тогда
где
Из графиков на фиг. 2.7 вполне ясно, что при любом в эта вероятность стремится к нулю, когда
и даже более сильное неравенство
где а — положительное число, не зависящее от М. В математической модели составного эксперимента число (кликните для просмотра скана) Естественно, что успех математического предсказания зависит не только от правил, используемых при вычислениях, но и от точности исходных числовых данных. Например, масса абстрактного тела в механике должна быть близка к массе соответствующего физического тела. В приложениях обычно сначала задают вероятности достаточно простых событий, а затем переходят к вычислению вероятностей других, более сложных событий. Следует, конечно, позаботиться о том, чтобы способ первоначального задания вероятностей был реалистичным. Например, одной из задач теории связи является построение систем связи, осуществляющих передачу по каналу с шумами с минимальной вероятностью ошибки. Успешные технические результаты достигаются только в том случае, когда математическая модель капала адекватно отражает истинную природу помех. Во многих случаях к надлежащему выбору первоначальных вероятностей приводит изучение физических процессов, лежащих в основе случайного явления; мы увидим, что шумы в транзисторе и в электронной лампе могут быть изучены таким способом. В некоторых случаях точкой отправления служат соображения симметрии; например, разумно положить равной 1/2 вероятность выпадения герба при бросании монеты. В других случаях приходится заняться изучением относительных частот: размеры страховых платежей при страховании жизни основываются на экспериментальных таблицах смертности. Здесь, конечно, неизбежен риск, связанный с тем, что наблюдаемые частоты могут быть нетипичными. В любом случае конечная проверка обоснованности выбора сводится к тому, будет ли предсказание, основанное на исходных данных, достаточно точным для того, чтобы быть полезным.
|
1 |
Оглавление
|