ΤΥΧΑΙΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ

Σχετικά έγγραφα
2.5.1 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΟΣΟΣΤΙΑΙΩΝ ΣΗΜΕΙΩΝ ΜΙΑΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ

2.5 ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΣΟΣΤΙΑΙΩΝ ΣΗΜΕΙΩΝ ΜΙΑΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ (The Quantile Test)

Τυχαία μεταβλητή (τ.μ.)

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ ΑΠΟ ΣΥΝΕΧΕΙΣ ΚΑΙ ΔΙΑΚΡΙΤΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ

Στοχαστικές Στρατηγικές

2.4 ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ ΕΜΠΙΣΤΟΣΥΝΗΣ ΓΙΑ ΜΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ

17/10/2016. Στατιστική Ι. 3 η Διάλεξη

που αντιστοιχεί στον τυχαίο αριθμό 0.6 δίνει ισχύ P Y Να βρεθεί η μεταβλητή k 2.

Η διακριτή συνάρτηση μάζας πιθανότητας δίνεται από την

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ -ΤΥΧΑΙΕΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ(τελικές εξετάσεις πλη12)

Τυχαίες Μεταβλητές. Ορισμός

P(200 X 232) = =

Μέρος ΙΙ. Τυχαίες Μεταβλητές

ΤΜΗΜΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΙΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ Π

Τυχαίες Μεταβλητές (τ.µ.)

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ Ι Συμπληρωματικές Σημειώσεις Δημήτριος Παντελής

ΕΞEΤΑΣΗ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ-ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΜΑΡΤΙΟΣ 2003 Λ Υ Σ Ε Ι Σ Τ Ω Ν Α Σ Κ Η Σ Ε Ω Ν ΜΕΡΟΣ Α

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου

ρ. Ευστρατία Μούρτου

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

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΒΑΣΙΚΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ

ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ στη Ναυτιλία και τις Μεταφορές

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:

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

Στατιστική Ι-Θεωρητικές Κατανομές Ι

3. Κατανομές πιθανότητας

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

Μέρος Β /Στατιστική. Μέρος Β. Στατιστική. Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών Εργαστήριο Μαθηματικών&Στατιστικής/Γ. Παπαδόπουλος (

ΚΑΤΑΝΟΜΈΣ. 8.1 Εισαγωγή. 8.2 Κατανομές Συχνοτήτων (Frequency Distributions) ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Στατιστική Επιχειρήσεων Ι. Βασικές διακριτές κατανομές

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

07/11/2016. Στατιστική Ι. 6 η Διάλεξη (Βασικές διακριτές κατανομές)

Στατιστική. Ενότητα 3 η : Χαρακτηριστικά Τυχαίων Μεταβλητών Θεωρητικές Κατανομές Πιθανότητας για Διακριτή Τυχαία Μεταβλητή

Κεφ. Ιο ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ

II. Τυχαίες Μεταβλητές

Σημειακή εκτίμηση και εκτίμηση με διάστημα. 11 η Διάλεξη

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ Ι ΜΕΡΟΣ Α (Σ. ΧΑΤΖΗΣΠΥΡΟΣ) . Δείξτε ότι η στατιστική συνάρτηση T = X( n)

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

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

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:

Βιομαθηματικά BIO-156

X:S X(S) Έστω ότι στρίβουµε ένα αµερόληπτο νόµισµα δύο φορές και ενδιαφερόµαστε για τον αριθµό των Κ που θα εµφανιστούν.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΤΡΙΑΚΟΣΤΟ ΕΒΔΟΜΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

Στατιστική. Ενότητα 4 η : Θεωρητικές Κατανομές Πιθανότητας Διακριτής και Συνεχούς Τυχαίας Μεταβλητής. Γεώργιος Ζιούτας Τμήμα Χημικών Μηχανικών Α.Π.Θ.

2.6 ΟΡΙΑ ΑΝΟΧΗΣ. πληθυσµού µε πιθανότητα τουλάχιστον ίση µε 100(1 α)%. Το. X ονοµάζεται κάτω όριο ανοχής ενώ το πάνω όριο ανοχής.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Πιθανότητες. Συνάρτηση κατανομής πιθανότητας Διδάσκων: Επίκουρος Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπλέκας

Λήψη αποφάσεων κατά Bayes

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

Θεωρητικές Κατανομές Πιθανότητας

ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΙΣΗ

Στατιστική Ι-Θεωρητικές Κατανομές ΙΙ

ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ ΤΥΧΑΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ (Συνέχεια)

3.4.2 Ο Συντελεστής Συσχέτισης τ Του Kendall

Θέμα Α. Θέμα Β. ~ 1/9 ~ Πέτρος Μάρκου. % σχεδιάζουμε το πολύγωνο αθροιστικών σχετικών συχνοτήτων τοις

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Στατιστική Περιγραφή Φυσικού Μεγέθους - Πιθανότητες

Στατιστική Συμπερασματολογία

Ανάλυση Δεδομένων με χρήση του Στατιστικού Πακέτου R

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 30 ΜΑΪΟΥ 2014

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

3.4.1 Ο Συντελεστής ρ του Spearman

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Ανάλυση Δεδομένων με χρήση του Στατιστικού Πακέτου R

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ

Περίληψη ϐασικών εννοιών στην ϑεωρία πιθανοτήτων

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

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

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

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

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Λύσεις των θεμάτων ΔΕΥΤΕΡΑ 19 ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2014

Δισδιάστατη ανάλυση. Για παράδειγμα, έστω ότι 11 άτομα δήλωσαν ότι είναι άγαμοι (Α), 26 έγγαμοι (Ε), 12 χήροι (Χ) και 9 διαζευγμένοι (Δ).

ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ Ι ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΤΥΧΑΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ. για τα οποία ισχύει y f (x) , δηλαδή το σύνολο, x A, λέγεται γραφική παράσταση της f και συμβολίζεται συνήθως με C

35 Χρήσιμες Προτάσεις με αποδείξεις Γ Λυκείου Μαθηματικά Κατεύθυνσης

Μονοτονία - Ακρότατα Αντίστροφη Συνάρτηση

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

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


Στατιστική. Εκτιμητική

ΜΕΡΙΚΕΣ ΕΙΔΙΚΕΣ ΣΥΝΕΧΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ

Μέθοδος μέγιστης πιθανοφάνειας

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ & ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ - Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Φροντιστήριο 3o. όπου x = max{m N 0 : m x} και N 0 = {0, 1, 2,...} Λύση. Ιδιότητες αθροιστικής: lim F (x) = 0 αφού F (x) = 0 για x < 1.

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

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 3 ΣΕΛΙΔΕΣ

Στατιστική είναι το σύνολο των μεθόδων και θεωριών που εφαρμόζονται σε αριθμητικά δεδομένα προκειμένου να ληφθεί κάποια απόφαση σε συνθήκες

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

Το Κεντρικό Οριακό Θεώρημα

3 ο Μέρος Χαρακτηριστικά τυχαίων μεταβλητών

Τα παρακάτω σύνολα θα τα θεωρήσουμε γενικά γνωστά, αν και θα δούμε πολλές από τις ιδιότητές τους: N Z Q R C

Θέμα Α Α1. Θεωρία (απόδειξη), σελίδα 253 σχολικού βιβλίου. Έστω x1,

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2012 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ

Transcript:

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΤΥΧΑΙΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΥΧΑΙΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ Θα εισαγάγουμε την έννοια του τυχαίου αριθμού με ένα παράδειγμα. Παράδειγμα: Θεωρούμε μια τυχαία μεταβλητή με συνάρτηση πιθανότητας η οποία σε κάθε ένα από τους αριθμούς 0.0000, 0.0001, 0.0002,, 0.9999 αντιστοιχίζει την πιθανότητα 1/10000 (η κατανομή αυτή λέγεται διακριτή ομοιόμορφη). Μπορούμε να κατασκευάσουμε ένα πίνακα με τέτοιους τετραψήφιους αριθμούς επαναλαμβάνοντας το τυχαίο πείραμα που εκφράζεται μέσω της παραπάνω τυχαίας μεταβλητής ένα μεγάλο αριθμό φορών, ανεξαρτήτων μεταξύ τους. Η συλλογή των αριθμών που παίρνουμε με τον τρόπο αυτό (ή ισοδύναμα οι παρατηρηθείσες τιμές της τυχαίας μεταβλητής) μπορούν να αποτελέσουν ένα πίνακα τετραψήφιων τυχαίων αριθμών (βλέπε τον σχετικό πίνακα του παραρτήματος). Γενικά, ας θεωρήσουμε το σύνολο των αριθμών που αντιπροσωπεύουν τις παρατηρηθείσες τιμές μιας τυχαίας μεταβλητής για ένα μεγάλο αριθμό ανεξάρτητων δοκιμών. Έστω ότι η τυχαία μεταβλητή έχει μια κατανομή πιθανότητας που αντιστοιχίζει την πιθανότητα 10 -k σε κάθε ένα από τους αριθμούς 1/10 k, 2/10 k,, (10 k - 1)/10 k. Οι παρατηρήσεις στις οποίες καταλήγουμε μπορούν να θεωρηθούν ως ένας πίνακας k-ψηφίων τυχαίων αριθμών. Διαλέγοντας μια κατάλληλα μεγάλη τιμή για το k, μπορούμε να κάνουμε το σύνολο των τυχαίων αριθμών που αντιστοιχούν σ αυτή την τυχαία μεταβλητή να πλησιάσει όσο θέλουμε κοντά σε ένα σύνολο αριθμών που έχουν επιλεγεί τυχαία από το διάστημα (0, 1). Η κατασκευή ενός συνόλου τυχαίων αριθμών δεν είναι και τόσο εύκολη. Στα πρώτα βήματα της ανάπτυξης της Στατιστικής, χρησιμοποιήθηκαν μερικές πολύπλοκες και ευφυείς μέθοδοι για την κατασκευή πινάκων τυχαίων αριθμών. Στην εποχή μας, με την 226

διάδοση των ηλεκτρονικών υπολογιστών, υπάρχουν διαθέσιμα πακέτα με προγράμματα που παράγουν αριθμούς με τα χαρακτηριστικά των τυχαίων αριθμών. Για τους τυχαίους αυτούς αριθμούς που παράγονται από τον ηλεκτρονικό υπολογιστή χρησιμοποιούμε συχνά τον όρο ψευδο-τυχαίοι αριθμοί. Ο λόγος είναι ότι τα προγράμματα που παράγουν τους αριθμούς αυτούς είναι τέτοια που, αν ο αρχικός αριθμός (ο αριθμός με τον οποίο ξεκινάμε) είναι γνωστός, όλοι οι άλλοι αριθμοί της ακολουθίας μπορούν να καθορισθούν με απλές αριθμητικές πράξεις. Οι αριθμοί αυτοί, παρά τον ντετερμινιστικό τρόπο κατασκευής τους, συμπεριφέρονται σαν να είχαν κατασκευασθεί τυχαία. Οι τυχαίοι αριθμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προσομοιώσουν πολλά φυσικά φαινόμενα. Χαρακτηριστικό είναι το ακόλουθο απλό παράδειγμα. Παράδειγμα: Έστω Χ ο αριθμός των Κ που παρατηρούμε όταν στρίψουμε πέντε φορές τέσσερα αμερόληπτα νομίσματα, ανεξάρτητα το ένα από το άλλο και στην τύχη. (Όπως είναι γνωστό, Χ~b(4, 1/2)). Για να προσομοιώσουμε το πείραμα, ας θεωρήσουμε πέντε σύνολα από τέσσερις τυχαίους αριθμούς το καθένα. Έστω X i ο αριθμός των Κ στην i επανάληψη του πειράματος, i=1,2,3,4,5. Εάν αντιστοιχίσουμε στο ενδεχόμενο Κ τους τυχαίους αριθμούς 0.0000, 0.0001,, 0.4999 και στο ενδεχόμενο Γ τους τυχαίους αριθμούς 0.5000, 0.5001,, 0.9999 για i=1,2,3,4,5, η παρατηρηθείσα τιμή του Χ i είναι ο αριθμός των τυχαίων αριθμών που είναι μικρότεροι ή ίσοι από το 0.4999 στο i σύνολο των τετραψήφιων τυχαίων αριθμών. Για παράδειγμα, ας θεωρήσουμε τα ακόλουθα πέντε σύνολα τυχαίων αριθμών. 0.5734 0.2395 0.7258 0.0832 0.1117 0.4420 0.8102 0.4562 0.5983 0.8509 0.0024 0.9033 0.3228 0.9644 0.7107 0.0127 0.5661 0.5261 0.8162 0.3004 Για αυτές τις ομάδες των τυχαίων αριθμών, θα έχουμε Χ 1 =3, Χ 2 =1, Χ 3 =2, Χ 4 =1, Χ 5 =2. 227

Το προηγούμενο παράδειγμα αποτελεί και μια μέθοδο προσομοίωσης παρατηρήσεων από μια διωνυμική κατανομή με παραμέτρους n και p. Υπάρχει όμως μια γενική μέθοδος για την προσομοίωση παρατηρήσεων από μια οποιαδήποτε διακριτή τυχαία μεταβλητή Χ. Η μέθοδος αυτή έχει ως εξής: Προσομοίωση Διακριτών Τυχαίων Μεταβλητών Έστω Χ μια διακριτή τυχαία μεταβλητή με πεδίο τιμών R ={b 1, b 2, b 3, }. Για ευκολία, υποθέτουμε ότι η Χ παίρνει έξι τιμές και έστω ότι 0 < b 1 < b 2 < < b 6. Έστω p i = P(X=b i ), i = 1,2,,6. Για να προσομοιώσουμε μια παρατήρηση της Χ, παράγουμε ένα τυχαίο αριθμό Υ = y όπου Υ ακολουθεί την ομοιόμορφη κατανομή στο [0,1]. Εάν y F(b 1 ) = p 1, τότε θεωρούμε ως τιμή της Χ την b 1 (Χ= b 1 ). Αν F(b 1 )<y F(b 2 ) (δηλαδή, ισοδύναμα, αν p 1 < y p 1 + p 2 ), τότε θεωρούμε ως τιμή της Χ την b 2 (X= b 2 ). Συνεχίζουμε με τον ίδιο τρόπο και αν F(b 5 ) < y F(b 6 ) (ή ισοδύναμα p 1 + p 2 + +p 5 < y p 1 + p 2 + +p 6 ), θεωρούμε ως τιμή της Χ την b 6 (X= b 6 ). Έτσι, για παράδειγμα, P(p 1 <Y p 1 + p 2 ) = F(b 2 ) - F(b 1 ) = p 1 + p 2 - p 1 = p 2 που είναι και η σωστή πιθανότητα για το ενδεχόμενο {Χ = b 2 }. Γενικά, P(p 1 + p 2 + +p i-1 < Y p 1 + p 2 + +p i-1 +p i ) = P(X=b i ), i =1,2,,6 δηλαδή, τα ενδεχόμενα (p 1 + p 2 + +p i-1 < Υ p 1 + p 2 + +p i-1 +p i ) και {Χ=b i }, i = 1,2,,6 είναι ισοπίθανα. Επομένως, η διαδικασία αυτή κατασκευάζει τις επιθυμητές πιθανότητες για τα ενδεχόμενα {Χ=b 1 }, {Χ=b 2 },, {Χ=b 6 }. Το σχήμα που ακολουθεί βοηθά στην κατανόηση της μεθόδου. 228

Σχήμα Σημείωση: Παρότι η μέθοδος αυτή ισχύει για οποιαδήποτε διακριτή τυχαία μεταβλητή, δεν είναι πάντοτε και η καλύτερη που μπορεί να χρησιμοποιήσει κανείς. Για παράδειγμα, για την διωνυμική κατανομή που προσομοιώσαμε στο προηγούμενο παράδειγμα, η γενική μέθοδος είναι ασφαλώς περισσότερο χρονοβόρα από την μέθοδο που χρησιμοποιήσαμε. Στην συνέχεια, χρησιμοποιούμε το συνεχές ανάλογο της παραπάνω μεθόδου για την προσομοίωση συνεχών τυχαίων μεταβλητών. Προσομοίωση Συνεχών Τυχαίων Μεταβλητών Θεώρημα: Έστω Χ μια συνεχής τυχαία μεταβλητή με συνάρτηση κατανομής F(x). Υποθέτουμε ότι η F(x) είναι γνησίως αύξουσα. Ορίζουμε την τυχαία μεταβλητή Υ = F(x). Η τυχαία μεταβλητή Υ έχει συνάρτηση κατανομής F y (y) = y, 0<y<1. (Όπως είναι γνωστό, η κατανομή αυτή ονομάζεται ομοιόμορφη κατανομή στο (0,1)). Απόδειξη: Η συνάρτηση κατανομής της Υ είναι P (Y y) = P (F(X) y), 0<y <1 229

Είναι όμως δεδομένο ότι η F(x) είναι γνησίως αύξουσα. Επομένως, το ενδεχόμενο {F(x) y) είναι ισοδύναμο με το ενδεχόμενο {X F -1 (y)}. Συνεπώς, P(Y y) = P(X F -1 (y)) = F(F -1 (y)) = y, 0<y<1 Δηλαδή, η τυχαία μεταβλητή Υ έχει την συνάρτηση κατανομής μιας τυχαίας μεταβλητής που κατανέμεται ομοιόμορφα στο (0,1). Παράδειγμα: Έστω η τυχαία μεταβλητή Χ με συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας f(x) = 2, - < x < (1+ ) (η κατανομή αυτή ονομάζεται λογιστική κατανομή). Τότε, t t x x d(1+ ) 1 F(x) = dt = =, - t 2 t 2 (1 ) + (1+ ) 1+ < x < Επομένως, η τυχαία μεταβλητή 1 Y = X 1+ έχει συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας g(y) = 1, 0<y<1 Το αντίστροφο του θεωρήματος αυτού, όπως διατυπώνεται στην συνέχεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση τυχαίων μεταβλητών. Θεώρημα: Έστω ότι η συνάρτηση F( ) έχει τις ιδιότητες της συνάρτησης κατανομής μιας συνεχούς τυχαίας μεταβλητής με F(a)=0 και F(b)=1. Υποθέτουμε επίσης ότι η F( ) είναι γνησίως αύξουσα στο διάστημα (a,b), όπου a και b μπορούν να πάρουν τις τιμές - και + αντίστοιχα. Έστω Υ μια άλλη τυχαία μεταβλητή που ακολουθεί την 230

ομοιόμορφη κατανομή στο (0,1). Τότε, η τυχαία μεταβλητή Χ που οριζεται ως Χ = F -1 (Y) είναι μίας συνεχής τυχαία μεταβλητή με συνάρτηση κατανομής F(x). Απόδειξη: Η συνάρτηση κατανομής της Χ είναι F(x) = P(X x) = P(F -1 (Y) x) Επειδή όμως η F( ) είναι γνησίως αύξουσα, το ενδεχόμενο {F -1 (Y) x} είναι ισοδύναμο με το ενδεχόμενο {Υ F(x)} και επομένως P(X x) = P(Υ F(x)) Έχουμε όμως υποθέσει ότι η Υ είναι ομοιόμορφη στο (0,1). Δηλαδή, P(Y y) = y για 0 < y < 1 Συνεπώς, P(X x) = F(x), 0 < F(x) <1 Άρα η F(x) είναι η συνάρτηση κατανομής της Χ. Παράδειγμα: Να προσομοιωθεί μια τυχαία μεταβλητή Χ η οποία ακολουθεί την κατανομή με συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας f(x) = 2, - < x < + (1+ ) Λύση: Όπως αποδείχθηκε προηγουμένως, η συνάρτηση κατανομής της Χ δίνεται από τον τύπο. 1 F(x ) =, - < x < + 1+ Είναι προφανές ότι η F( ) πληροί τις υποθέσεις του θεωρήματος. Η τυχαία μεταβλητή Υ=F(X) ακολουθεί την ομοιόμορφη κατανομή στο (0,1). Τότε, σύμφωνα με το θεώρημα που μόλις αποδείξαμε, αν πάρουμε ένα τυχαίο αριθμό y από τον πίνακα των τυχαίων αριθμών (βλέπε παράρτημα), η τιμή y x = ln 1 y παριστάνει μια παρατήρηση της τυχαίας μεταβλητής Χ. 231

Παράδειγμα: Να παραχθεί τυχαίο δείγμα πέντε παρατηρήσεων από την κατανομή F(x) = 1- -x, 0 x < (δηλαδή, από την εκθετική κατανομή με παράμετρο θ=1). Λύση: Είναι προφανές ότι η F(x) είναι απολύτως αύξουσα στο [0,+ ) με F(+ ) =1, F(0) = 0. Σύμφωνα με το θεώρημα, η τυχαία μεταβλητή Υ = F(X) =1- -X ακολουθεί την ομοιόμορφη κατανομή στο διάστημα (0,1). Τότε, αν y 1, y 2, y 3, y 4, y 5 είναι πέντε τυχαίοι αριθμοί, οι τιμές x i = ln(1 yi ), i = 1,2,,5 αποτελούν ένα τυχαίο δείγμα πέντε παρατηρήσεων από την κατανομή F(x). Στην συγκεκριμένη περίπτωση, έστω 0.9189, 0.0693, 0.0570, 0.5956, 0.6017 πέντε τυχαίοι αριθμοί από τον πίνακα τυχαίων αριθμών. Τότε, ένα τυχαίο δείγμα πέντε παρατηρήσεων από την υπό εξέταση κατανομή είναι το x 1 = 2.5127, x 2 = 0.0718, x 3 = 0.0587, x 4 =0.8439, x 5 =0.9206 Σημείωση: Παρότι οι αποδείξεις των δύο προηγουμένων θεωρημάτων προϋποθέτουν ότι η F(x) είναι απολύτως αύξουσα, τα συμπεράσματα των θεωρημάτων αυτών ισχύουν και χωρίς αυτόν τον περιορισμό. 232