Μαθηματικά Πληροφορικής Πιθανοτικά Εργαλεία. Υποπροσθετικότητα. Η Πιθανοτική Μέθοδος (The Probabilistic Method)

Σχετικά έγγραφα
Εισαγωγή Η Θεωρία Πιθανοτήτων παίζει μεγάλο ρόλο στη μοντελοποίηση και μελέτη συστημάτων των οποίων δεν μπορούμε να προβλέψουμε ή να παρατηρήσουμε την

Τυχαίοι γράφοι Η διάμετρος του G(n, 2 ln n/n) Ioannis Giotis

P (A B) = P (AB) P (B) P (A B) = P (A) P (A B) = P (A) P (B)

Θεωρία Πιθανοτήτων και Στατιστική

Γιατί πιθανότητες; Γιατί πιθανότητες; Θεωρία πιθανοτήτων. Θεωρία Πιθανοτήτων. ΗΥ118, Διακριτά Μαθηματικά Άνοιξη 2017.

Τυχαία μεταβλητή (τ.μ.)

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

pdf: X = 0, 1 - p = q E(X) = 1 p + 0 (1 p) = p V ar(x) = E[(X µ) 2 ] = (1 p) 2 p + (0 p) 2 (1 p) = p (1 p) [1 p + p] = p (1 p) = p q

pdf: X = 0, 1 - p = q E(X) = 1 p + 0 (1 p) = p V ar(x) = E[(X µ) 2 ] = (1 p) 2 p + (0 p) 2 (1 p) = p (1 p) [1 p + p] = p (1 p) = p q

Μορφές αποδείξεων Υπάρχουν πολλά είδη αποδείξεων. Εδώ θα δούμε τα πιο κοινά: Εξαντλητική μέθοδος ή μέθοδος επισκόπησης. Οταν το πρόβλημα έχει πεπερασμ

ΤΜΗΜΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΙΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ Π

ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ Ι Φεβρουάριος 2018 Σειρά Α Θέματα 3 ως 7 και αναλυτικές (ή σύντομες) απαντήσεις

Στοχαστικές Στρατηγικές

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

ΗΥ-217-ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ-ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2016 ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΤΣΑΚΑΛΙΔΗΣ

ΤΥΧΑΙΕΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ. Έννοια Ορισμοί Τρόπος υπολογισμού Kατανομή πιθανότητας Ασκήσεις

Περιεχόμενα 5ης Διάλεξης 1 Ανισότητα Markov 2 Διασπορά 3 Συνδιασπορά 4 Ανισότητα Chebyshev 5 Παραδείγματα Σωτήρης Νικολετσέας, αναπληρωτής καθηγητής 5

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ. Κεφάλαιο 7. Τυχαίες Μεταβλητές και Διακριτές Κατανομές Πιθανοτήτων

Πιθανότητες και Αρχές Στατιστικής (5η Διάλεξη) Σωτήρης Νικολετσέας, καθηγητής Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής, Πανεπιστήμιο Πατρών Ακαδημαϊκό Ετος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Μέρος ΙΙ. Τυχαίες Μεταβλητές

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ. 1 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ. ΘΕΜΑ 1 ο Δίνεται η συνάρτηση f x. Ι. Το πεδίο ορισμού της f είναι:., 1 υ -1, B. 1, Γ. -1,., 1.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ. Κεφάλαιο 7. Τυχαίες Μεταβλητές και Διακριτές Κατανομές Πιθανοτήτων

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

d(v) = 3 S. q(g \ S) S

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

Διάλεξη 5: Τυχαία Μεταβλητή Κατανομές Πιθανότητας

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ Δειγματικός Χώρος. Ενδεχόμενα {,,..., }.

Εισαγωγή Ορισμός Frequency moments

ΘΕΜΑ 3 Το ύψος κύματος (σε μέτρα) σε μία συγκεκριμένη θαλάσσια περιοχή είναι τυχαία μεταβλητή X με συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας

Στατιστική Ι. Ενότητα 5: Θεωρητικές Κατανομές Πιθανότητας. Δρ. Γεώργιος Κοντέος Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων Γρεβενών

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 6 η Ημερομηνία Αποστολής στο Φοιτητή: 23 Απριλίου 2012

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

u v 4 w G 2 G 1 u v w x y z 4

Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής. Θεωρία Πιθανοτήτων. Δρ. Αγγελίδης Π. Βασίλειος

3. Κατανομές πιθανότητας

Κεφάλαιο 3 Κατανομές. Πέτρος Ε. Μαραβελάκης, Επίκουρος Καθηγητής, Πανεπιστήμιο Πειραιώς

Α Ν Ω Τ Α Τ Ο Σ Υ Μ Β Ο Υ Λ Ι Ο Ε Π Ι Λ Ο Γ Η Σ Π Ρ Ο Σ Ω Π Ι Κ Ο Υ Ε Ρ Ω Τ Η Μ Α Τ Ο Λ Ο Γ Ι Ο

Στατιστική Ι-Πιθανότητες Ι

Α) Να γράψετε με τη βοήθεια των πράξεων των συνόλων το ενδεχόμενο που παριστάνει το σκιασμένο εμβαδόν σε καθένα από τα παρακάτω διαγράμματα Venn.

Πίνακες Διασποράς. Χρησιμοποιούμε ένα πίνακα διασποράς T και μια συνάρτηση διασποράς h. Ένα στοιχείο με κλειδί k αποθηκεύεται στη θέση

Τυχαία Μεταβλητή (Random variable-variable aléatoire)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ στη Ναυτιλία και τις Μεταφορές

Μορφές αποδείξεων Υπάρχουν πολλά είδη αποδείξεων. Εδώ θα δούμε τα πιο κοινά: Εξαντλητική μέθοδος ή μέθοδος επισκόπησης. Οταν το πρόβλημα έχει πεπερασμ

ε. Το μέλος δεν έχει επιλέξει κανένα από τα δύο προγράμματα. Το μέλος έχει επιλέξει αυστηρά ένα μόνο από τα δύο προγράμματα.

Μορφές αποδείξεων. Μαθηματικά Πληροφορικής 2ο Μάθημα. Μορφές αποδείξεων (συνέχεια) Εξαντλητική μέθοδος

Π Ι Θ Α Ν Ο Τ Η Τ Ε Σ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

3.1 ΔΕΙΓΜΑΤΙΚΟΙ ΧΩΡΟΙ ΕΝΔΕΧΟΜΕΝΑ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ 89. Ύλη: Πιθανότητες Το σύνολο R-Εξισώσεις Σ Λ 2. Για τα ενδεχόμενα Α και Β ισχύει η ισότητα: A ( ) ( ') ( ' )

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

3 ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ. ο δειγματικός χώρος του πειράματος θα είναι το σύνολο: Ω = ω, ω,..., ω }.

ΔΕΣΜΕΥΜΕΝΕΣ Ή ΥΠΟ ΣΥΝΘΗΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ I Παντελής Δημήτριος Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ- 1 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ

X = = 81 9 = 9

Τυχαιοκρατικοί Αλγόριθμοι

Περίληψη ϐασικών εννοιών στην ϑεωρία πιθανοτήτων

ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

Δειγματοληψία. Πρέπει να γνωρίζουμε πως πήραμε το δείγμα Το πλήθος n ij των παρατηρήσεων σε κάθε κελί είναι τ.μ. με μ ij συμβολίζουμε την μέση τιμή:

ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ» - 6/2/2014 Διάρκεια Εξέτασης: 2 ώρες και 50 λεπτά Ομάδα Α

ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ 11/01/2018

Ανάκτηση Πληροφορίας

Θέμα 1 ο (ΜΑΪΟΣ 2004, ΜΑΪΟΣ 2008) Να δείξετε ότι η παράγωγος της σταθερής συνάρτησης f (x) = c είναι (c) = 0. Απόδειξη

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η. Statisticum collegium Iii

1.1 ΔΕΙΓΜΑΤΙΚΟΙ ΧΩΡΟΙ ΕΝΔΕΧΟΜΕΝΑ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ του Παν. Λ. Θεοδωρόπουλου 0

200, δηλαδή : 1 p Y (y) = 0, αλλού

1.1 Πείραμα Τύχης - δειγματικός χώρος

ρ. Ευστρατία Μούρτου

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ ΘΕΜΑ Α. α) Τι λέγεται δειγματικός χώρος και τι ενδεχόμενο ενός πειράματος τύχης;

X i = Y = X 1 + X X N.

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Κατεύθυνση Αγροτικής Οικονομίας Εφαρμοσμένη Στατιστική Μάθημα 4 ο :Τυχαίες μεταβλητές Διδάσκουσα: Κοντογιάννη Αριστούλα

Αριθμήσιμα σύνολα. Μαθηματικά Πληροφορικής 5ο Μάθημα. Παραδείγματα αριθμήσιμων συνόλων. Οι ρητοί αριθμοί

Περιεχόμενα 1 Πρωτοβάθμια Λογική Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά και Πληροφορικής Μαθηματικά Πανεπιστήμιο ΙΙ Ιωαννίνων ) / 60

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-217: Πιθανότητες - Χειµερινό Εξάµηνο 2017 ιδάσκων : Π. Τσακαλίδης

E(X(t)) = 1 k + k sin(2π) + k cos(2π) = 1 k + k 0 + k 1 = 1

Περιεχόμενα 2ης Διάλεξης 1 Σύνοψη προηγούμενου μαθήματος 2 Αξιωματικός ορισμός και απαρίθμηση 3 Διατάξεις - Συνδυασμοί 4 Παραδείγματα υπολογισμού πιθα

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Μάθημα 3 ο a. Τυχαία Μεταβλητή-Έννοιες και Ορισμοί

Δειγματικές Κατανομές

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ I Παντελής Δημήτριος Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

1 ο Κεφάλαιο : Πιθανότητες. 1. Δειγματικοί χώροι 2. Διαγράμματα Venn. Φυσική γλώσσα και ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. 3. Κλασικός ορισμός. 4.

Πινάκες συνάφειας. Βαρύτητα συμπτωμάτων. Φύλο Χαμηλή Υψηλή. Άνδρες. Γυναίκες

ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΑΚΡΙΤΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ (Συνέχεια)

Κεφάλαιο 2 Πιθανότητες. Πέτρος Ε. Μαραβελάκης, Επίκουρος Καθηγητής, Πανεπιστήμιο Πειραιώς

ΤΥΧΑΙΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ

Πανεπιστήµιο Κρήτης - Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. ΗΥ-217: Πιθανότητες-Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων : Π. Τσακαλίδης

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ (Συνέχεια)

2. Η πιθανότητα της αριθμήσιμης ένωσης ξένων μεταξύ τους ενδεχομένων είναι το άθροισμα των πιθανοτήτων των ενδεχομένων.

EukleÐdeiec emfuteôseic: ˆnw frˆgmata

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ, ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΘΕΜΑΤΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΥ

P((1,1)), P((1,2)), P((2,1)), P((2,2))

Φροντιστήριο #8 Ασκήσεις σε Πιθανότητες 15/05/2015

P(200 X 232) = =

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΒΑΣΙΚΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ

Transcript:

Μαθηματικά Πληροφορικής Πιθανοτικά Εργαλεία Δύο βασικά εργαλεία από τη Θεωρία Πιθανοτήτων. 1 Υποπροσθετικότητα (Union Bound). 2 Γραμμικότητα Αναμενόμενης Τιμής (Linearity of Expectation). Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστήμιο Αθηνών Η Πιθανοτική Μέθοδος (The Probabilistic Method) Μη κατασκευαστική μέθοδος απόδειξης εφαρμόζεται σε προβλήματα που δεν έχουν φαινομενικά καμία σχέση με πιθανότητες. Υποπροσθετικότητα Ενα βασικό εργαλείο στην πιθανοτική μέθοδο και όχι μόνο. Αν θέλουμε να αποδείξουμε ότι ένα αντικείμενο A υπάρχει, ορίζουμε ένα χώρο πιθανότητας πάνω σε μια κατάλληλη συλλογή αντικειμένων και δείχνουμε ότι P(A) > 0. Παράδειγμα: αν δείξουμε πως η πιθανότητα να υπάρξει νικητής σε μια κλήρωση του Τζόκερ είναι μη μηδενική, έχουμε αποδείξει πως υπάρχει ένα τυχερό δελτίο. Πολλές φορές η μη κατασκευαστική απόδειξη μπορεί να μετατραπεί σε κατασκευαστική με το σχεδιασμό κατάλληλου τυχαιοκρατικού (randomized) αλγορίθμου. Για οποιαδήποτε γεγονότα A, B P(A B) = P(A) + P(B) P(A B) P(A) + P(B). Για οποιαδήποτε συλλογή A γεγονότων ισχύει η υποπροσθετική ιδιότητα P( P(A). A A A) A A Μας δίνει ικανοποιητικά άνω φράγματα σε περιπτώσεις όπου ο ακριβής υπολογισμός είναι περίπλοκος.

Η Πιθανοτική Μέθοδος στη Θεωρία Ramsey Η Πιθανοτική Μέθοδος στη Θεωρία Ramsey R(t) ορίζεται ως ο αριθμός εκείνος για τον οποίο κάθε γράφημα G = (V, E) με V R(t) περιέχει ως εναγόμενο υπογράφημα το K t ή το K t. R(t) ορίζεται ως ο αριθμός εκείνος για τον οποίο κάθε γράφημα G = (V, E) με V R(t) περιέχει ως εναγόμενο υπογράφημα το K t ή το K t. Εχουμε δείξει στην τάξη ότι ο R(t) ορίζεται για κάθε t 1, και μάλιστα R(t) 2 2t 1. Ισχύει επίσης R(t) = O(4 t / t). Εχουμε δείξει στην τάξη ότι ο R(t) ορίζεται για κάθε t 1, και μάλιστα R(t) 2 2t 1. Ισχύει επίσης R(t) = O(4 t / t). Πόσο μικρό μπορεί να είναι το R(t); Εύκολα προκύπτει ότι R(t) > (t 1) 2. Πόσο μικρό μπορεί να είναι το R(t); Εύκολα προκύπτει ότι R(t) > (t 1) 2. Θεώρημα (Erdős, 1947) Αν ( ) n 2 1 (t 2) < 1, t τότε R(t) > n. Ειδικότερα, για όλα τα t 3, R(t) > 2 t/2. Ακολουθεί η απόδειξη του θεωρήματος. Για S V, G[S] συμβολίζει το υπογράφημα του G που ενάγεται από το S. Κατασκεύασε τυχαίο G = (V, E), V = n, επιλέγοντας κάθε ακμή ανεξάρτητα με πιθανότητα 1/2. Για S V, S = t, όρισε το γεγονός A S : «G[S] είναι ισόμορφο με το K t ή το K t». Το A S συμβαίνει όταν και οι ( t 2) τυχαίες επιλογές φέρουν το ίδιο αποτέλεσμα. Άρα P(A S ) = 2 2 (t 2). P( A S ) ( ) n P(A S ) = 2 1 (t 2) <1. t S S Επομένως P( S A S)>0. Άρα υπάρχει γράφημα G με n κορυφές που δεν περιέχει ως εναγόμενο υπογράφημα το K t ή το K t. Συμπεραίνουμε ότι R(t) > n.

Για το δεύτερο σκέλος του θεωρήματος: ( ) ( ) n n 2 1+t/2 2 1 (t 2) = t t 2 t2 /2 < nt 2 1+t/2 t! 2 t2 /2. Για t 3, θέτοντας n = 2 t/2 ισχύει ότι n t 2 1+t/2 t! 2 t2 /2 < 1. Μια τυχαία μεταβλητή είναι μια ποσότητα που μετράμε σε σχέση με ένα τυχαίο πείραμα. Ορισμός Μια τυχαία μεταβλητή είναι μια συνάρτηση R : V που αποδίδει τιμές από το V σε κάθε στοιχείο του δειγματικού χώρου. Επομένως, για t 3, R(t) > 2 t/2. Συχνά V = R. Η τιμή της R δεν αντιπροσωπεύει πιθανότητα. Μπορούμε όμως να αναθέσουμε πιθανότητες στις διάφορες τιμές της R με βάση τις πιθανότητες των αντίστοιχων δειγμάτων του. Η χαρακτηριστική τυχαία μεταβλητή του δείγματος δ. R(x) = { 1 x, x = δ 0 x, x δ Τα γεγονότα που σχετίζονται με μια τυχαία μεταβλητή αφορούν τις τιμές που αυτή παίρνει. P(R = 1) P(R > 0) Η χαρακτηριστική τυχαία μεταβλητή του δείγματος δ. R(x) = { 1 x, x = δ 0 x, x δ Τα γεγονότα που σχετίζονται με μια τυχαία μεταβλητή αφορούν τις τιμές που αυτή παίρνει. P(R = 1) = P(x = δ ) P(R > 0)

Η χαρακτηριστική τυχαία μεταβλητή του δείγματος δ. R(x) = { 1 x, x = δ 0 x, x δ Τα γεγονότα που σχετίζονται με μια τυχαία μεταβλητή αφορούν τις τιμές που αυτή παίρνει. P(R = 1) = P(x = δ ) P(R > 0) = P(x = δ ) Ρίχνουμε ένα τέλειο νόμισμα 10 φορές και μας ενδιαφέρει ο αριθμός των κεφαλών που θα έρθουν. Ορίζουμε την τυχαία μεταβλητή R να είναι ο αριθμός των κεφαλών σε κάθε δείγμα. Ρίχνουμε ένα τέλειο νόμισμα 10 φορές και μας ενδιαφέρει ο αριθμός των κεφαλών που θα έρθουν. Ορίζουμε την τυχαία μεταβλητή R να είναι ο αριθμός των κεφαλών σε κάθε δείγμα. Ο δειγματικός χώρος περιέχει τις ακολουθίες μήκους 10 που αποτελούνται από Κ και Γ. Π.χ., R(ΓΚΚΓΚΓΓΚΓΓ) = 4. Ρίχνουμε ένα τέλειο νόμισμα 10 φορές και μας ενδιαφέρει ο αριθμός των κεφαλών που θα έρθουν. Ορίζουμε την τυχαία μεταβλητή R να είναι ο αριθμός των κεφαλών σε κάθε δείγμα. Ο δειγματικός χώρος περιέχει τις ακολουθίες μήκους 10 που αποτελούνται από Κ και Γ. Π.χ., R(ΓΚΚΓΚΓΓΚΓΓ) = 4. ( ) 10 P(R = 4) = /2 10. 4

Ρίχνουμε ένα τέλειο νόμισμα 10 φορές και μας ενδιαφέρει ο αριθμός των κεφαλών που θα έρθουν. Ορίζουμε την τυχαία μεταβλητή R να είναι ο αριθμός των κεφαλών σε κάθε δείγμα. Ο δειγματικός χώρος περιέχει τις ακολουθίες μήκους 10 που αποτελούνται από Κ και Γ. Π.χ., R(ΓΚΚΓΚΓΓΚΓΓ) = 4. ( ) 10 P(R = 4) = /2 10. 4 Αναμενόμενη Τιμή Τυχαίας Μεταβλητής Ορισμός Η αναμενόμενη (ή μέση) τιμή μιας τυχαίας μεταβλητής X : R ορίζεται ως Ισχύει E(X ) = δ E(X ) = δ P(δ)X (δ). P(δ)X (δ) = v R P(X = v)v. 10 ( ) 10 P(R 4) = /2 10. i i=4 Αναμενόμενη Τιμή Τυχαίας Μεταβλητής Ορισμός Η αναμενόμενη (ή μέση) τιμή μιας τυχαίας μεταβλητής X : R ορίζεται ως E(X ) = δ P(δ)X (δ). Παράδειγμα: Mean Time to Failure Ενα πρόγραμμα κρασάρει στο τέλος της κάθε ώρας με πιθανότητα p, αν υποθέσουμε πως δεν έχει κρασάρει ακόμη. Εστω C η τυχαία μεταβλητή που δηλώνει τον αριθμό των ωρών που το πρόγραμμα θα τρέξει μέχρι να κρασάρει. Ισχύει E(X ) = δ P(δ)X (δ) = v R P(X = v)v. Ρίχνουμε ένα ζάρι. Ορίζουμε την τυχαία μεταβλητή X να είναι ίση με τον αριθμό που μας δίνει η ρίψη του ζαριού. E(X ) = 7/2.

Παράδειγμα: Mean Time to Failure Παράδειγμα: Mean Time to Failure Ενα πρόγραμμα κρασάρει στο τέλος της κάθε ώρας με πιθανότητα p, αν υποθέσουμε πως δεν έχει κρασάρει ακόμη. Εστω C η τυχαία μεταβλητή που δηλώνει τον αριθμό των ωρών που το πρόγραμμα θα τρέξει μέχρι να κρασάρει. P(C = i) = (1 p) i 1 p. Ενα πρόγραμμα κρασάρει στο τέλος της κάθε ώρας με πιθανότητα p, αν υποθέσουμε πως δεν έχει κρασάρει ακόμη. Εστω C η τυχαία μεταβλητή που δηλώνει τον αριθμό των ωρών που το πρόγραμμα θα τρέξει μέχρι να κρασάρει. P(C = i) = (1 p) i 1 p. E(C) = 1 ip(c = i) =... = p (1 (1 p)) 2 = 1/p. i N Παράδειγμα: Mean Time to Failure Άλλα παραδείγματα γεωμετρικής κατανομής Ενα πρόγραμμα κρασάρει στο τέλος της κάθε ώρας με πιθανότητα p, αν υποθέσουμε πως δεν έχει κρασάρει ακόμη. Εστω C η τυχαία μεταβλητή που δηλώνει τον αριθμό των ωρών που το πρόγραμμα θα τρέξει μέχρι να κρασάρει. P(C = i) = (1 p) i 1 p. E(C) = 1 ip(c = i) =... = p (1 (1 p)) 2 = 1/p. i N Η C ακολουθεί τη λεγόμενη γεωμετρική κατανομή. Ρίχνουμε σε ένα στόχο με κλειστά μάτια. Η πιθανότητα να πετύχουμε το στόχο είναι p. Ποιο είναι το αναμενόμενο πλήθος βολών μέχρι να πετύχουμε το στόχο; Ρίχνουμε ένα νόμισμα το οποίο έρχεται κορώνα με πιθανότητα p. Ποιο είναι το αναμενόμενο πλήθος ρίψεων μέχρι να πετύχουμε κορώνα; Οταν ένα ζευγάρι κάνει ένα παιδί βγαίνει κορίτσι με πιθανότητα p. Ποιο είναι το αναμενόμενο πλήθος παιδιών μέχρι να γεννηθεί κορίτσι;

Άλλα παραδείγματα γεωμετρικής κατανομής Γραμμικότητα Αναμενόμενης Τιμής Θεώρημα Ρίχνουμε σε ένα στόχο με κλειστά μάτια. Η πιθανότητα να πετύχουμε το στόχο είναι p. Ποιο είναι το αναμενόμενο πλήθος βολών μέχρι να πετύχουμε το στόχο; Για οποιεσδήποτε τυχαίες μεταβλητές X 1, X 2,..., X n E(X 1 + X 2 +... + X n ) = E(X 1 ) + E(X 2 ) +... + E(X n ). Ρίχνουμε ένα νόμισμα το οποίο έρχεται κορώνα με πιθανότητα p. Ποιο είναι το αναμενόμενο πλήθος ρίψεων μέχρι να πετύχουμε κορώνα; Οταν ένα ζευγάρι κάνει ένα παιδί βγαίνει κορίτσι με πιθανότητα p. Ποιο είναι το αναμενόμενο πλήθος παιδιών μέχρι να γεννηθεί κορίτσι; Σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις η απάντηση είναι 1/p. Γραμμικότητα Αναμενόμενης Τιμής Παράδειγμα:Γραμμικότητα Αναμενόμενης Τιμής Θεώρημα Για οποιεσδήποτε τυχαίες μεταβλητές X 1, X 2,..., X n E(X 1 + X 2 +... + X n ) = E(X 1 ) + E(X 2 ) +... + E(X n ). Απόδειξη. Θέτουμε X = X 1 + X 2 +... + X n. E(X ) = P(δ)X (δ) δ = P(δ) (X 1 (δ) +... + X n (δ)) δ = P(δ)X 1 (δ) +... + P(δ)X n (δ) δ δ Θεώρημα Για οποιεσδήποτε τυχαίες μεταβλητές X 1, X 2,..., X n E(X 1 + X 2 +... + X n ) = E(X 1 ) + E(X 2 ) +... + E(X n ). Ρίχνουμε δύο ζάρια. Ορίζουμε την τυχαία μεταβλητή X να είναι ίση με το άθροισμα των αριθμών που μας δίνουν οι ρίψεις των δύο ζαριών. E(X ) = 7. = E(X 1 ) +... + E(X n ).

Παράδειγμα: Το πρόβλημα της συλλογής κουπονιών Παράδειγμα: Το πρόβλημα της συλλογής κουπονιών Εστω X i, i 1, ο αριθμός των δοκιμών που θα εκτελέσουμε ώστε ο αριθμός των ειδών που έχουμε συλλέξει να αυξηθεί από i 1 σε i. Μας ενδιαφέρει το άθροισμα X 1 + X 2 +... + X n. Παράδειγμα: Το πρόβλημα της συλλογής κουπονιών Εστω X i, i 1, ο αριθμός των δοκιμών που θα εκτελέσουμε ώστε ο αριθμός των ειδών που έχουμε συλλέξει να αυξηθεί από i 1 σε i. Μας ενδιαφέρει το άθροισμα X 1 + X 2 +... + X n. Παράδειγμα: Το πρόβλημα της συλλογής κουπονιών Εστω X i, i 1, ο αριθμός των δοκιμών που θα εκτελέσουμε ώστε ο αριθμός των ειδών που έχουμε συλλέξει να αυξηθεί από i 1 σε i. Μας ενδιαφέρει το άθροισμα X 1 + X 2 +... + X n. Η κάθε μία από τις X i ακολουθεί τη γεωμετρική κατανομή. Οταν έχουμε δει i 1 είδη, η πιθανότητα σε μία δοκιμή να δούμε ένα καινούργιο είναι (n (i 1))/n. Επομένως E(X i ) = n/(n (i 1)). Η κάθε μία από τις X i ακολουθεί τη γεωμετρική κατανομή. Οταν έχουμε δει i 1 είδη, η πιθανότητα σε μία δοκιμή να δούμε ένα καινούργιο είναι (n (i 1))/n. Επομένως E(X i ) = n/(n (i 1)). E(X 1 +X 2 +...+X n ) = n/n+n/(n 1)+...+n/1 = nh n = Θ(n ln n).

Το πρόβλημα της συλλογής κουπονιών (συνέχεια) Ισοδύναμο πρόβλημα: έχουμε n διακεκριμένα δοχεία και ρίχνουμε μία μπάλα σε ένα δοχείο που επιλέγουμε τυχαία. Πόσες ρίψεις πρέπει να γίνουν μέχρι κάθε δοχείο να περιέχει τουλάχιστον μία μπάλα; Το αναμενόμενο πλήθος ρίψεων είναι πάλι nh n = Θ(n ln n).