Curs 9. Teorema limită centrală. 9.1 Teorema limită centrală. Enunţ

Σχετικά έγγραφα
SEMINARUL 3. Cap. II Serii de numere reale. asociat seriei. (3n 5)(3n 2) + 1. (3n 2)(3n+1) (3n 2) (3n + 1) = a

CAPITOLUL 1. În acest paragraf vom reaminti noţiunea de primitivă, proprietăţile primitivelor şi metodele generale de calcul ale acestora.

6 n=1. cos 2n. 6 n=1. n=1. este CONV (fiind seria armonică pentru α = 6 > 1), rezultă

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Ministerul Educaţiei Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare

TEMA 9: FUNCȚII DE MAI MULTE VARIABILE. Obiective:

Curs 4 Serii de numere reale

Formula lui Taylor. 25 februarie 2017

Analiza matematica Specializarea Matematica vara 2010/ iarna 2011

Capitole fundamentale de algebra si analiza matematica 2012 Analiza matematica

a) (3p) Sa se calculeze XY A. b) (4p) Sa se calculeze determinantul si rangul matricei A. c) (3p) Sa se calculeze A.

Inegalitati. I. Monotonia functiilor

CURS III, IV. Capitolul II: Serii de numere reale. a n sau cu a n. Deci lungimea segmentului este suma lungimilor sub-segmentelor obţinute, adică

3. Serii de puteri. Serii Taylor. Aplicaţii.

Tema: şiruri de funcţii

Seminar 3. Serii. Probleme rezolvate. 1 n . 7. Problema 3.2. Să se studieze natura seriei n 1. Soluţie 3.1. Avem inegalitatea. u n = 1 n 7. = v n.

3.4 Integrarea funcţiilor trigonometrice. t t. 2sin cos 2tg. sin + cos 1+ cos sin 1 tg t cos + sin 1+ x 1

Olimpiada Naţională de Matematică Etapa locală Clasa a IX-a M 1

Sisteme de ordinul I şi II

COMBINATORICĂ. Mulţimile ordonate care se formează cu n elemente din n elemente date se numesc permutări. Pn Proprietăţi

Sunt variabile aleatoare care iau o infinitate numărabilă de valori. Diagrama unei variabile aleatoare discrete are forma... f. ,... pn.

5.1. ŞIRURI DE FUNCŢII

4.7. Stabilitatea sistemelor liniare cu o intrare şi o ieşire

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

7. ECUAŢII ŞI SISTEME DE ECUAŢII DIFERENŢIALE

SEMINAR TRANSFORMAREA LAPLACE. 1. Probleme. ω2 s s 2, Re s > 0; (4) sin ωt σ(t) ω. (s λ) 2, Re s > Re λ. (6)

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Curs 1 Şiruri de numere reale

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

SUBGRUPURI CLASICE. 1. SUBGRUPURI recapitulare

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

ŞIRURI DE VARIABILE ALEATOARE. PROBLEME ASIMPTOTICE

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

3.1. DEFINIŢII. PROPRIETĂŢI

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

PENTRU CERCURILE DE ELEVI

1. ŞIRURI ŞI SERII DE NUMERE REALE

în care suma termenilor din fiecare grup este 0, poate conduce la ideea că valoarea acestei sume este 0. De asemenea, gruparea în modul

CAPITOLUL 4 FUNCŢIONALE LINIARE, BILINIARE ŞI PĂTRATICE

BAREM DE CORECTARE CLASA A IX A

Curs 12. Intervale de încredere Intervale de încredere pentru medie în cazul σ cunoscut

Capitolul 2 ŞIRURI DE NUMERE REALE. 2.1 Proprietăţi generale Moduri de definire a unui şir. (x n ) n 0 : x n =

COLEGIUL NAȚIONAL MIHAI VITEAZUL SF. GHEORGHE, COVASNA SĂ ȘTII MAI MULTE, SĂ FII MAI BUN LA MATEMATICĂ

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

ŞIRURI ŞI SERII DE FUNCŢII

2.1. DEFINIŢIE. EXEMPLE

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

PROBLEME CU PARTEA ÎNTREAGĂ ŞI

6.1. DERIVATE ŞI DIFERENŢIALE PENTRU FUNCŢII REALE DE O VARIABILĂ REALĂ. APLICAŢII

Curs 2 Şiruri de numere reale

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Integrale cu parametru

1. ŞIRURI ŞI SERII DE NUMERE REALE

Statisticǎ - curs 2. 1 Parametrii şi statistici ai tendinţei centrale 2. 2 Parametrii şi statistici ai dispersiei 5

Polinoame Fibonacci, polinoame ciclotomice

Integrala nedefinită (primitive)

Transformata Radon. Reconstructia unei imagini bidimensionale cu ajutorul proiectiilor rezultate de-a lungul unor drepte.

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

lim = dacă se aplică teorema lui 3. Derivate de ordin superior. Aplicaţii.

Concursul Naţional Al. Myller Ediţia a VI - a Iaşi, 2008

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Partea întreagă, partea fracţionară a unui număr real

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

PRELEGEREA VI STATISTICĂ MATEMATICĂ

T R A I A N. Numere complexe în formă algebrică z a. Fie z, z a bi, Se numeşte partea reală a numărului complex z :

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

OLIMPIADA DE MATEMATICĂ FAZA LOCALĂ CLASA a V-a

Sala: 2103 Decembrie 2014 CURS 10: ALGEBRĂ

riptografie şi Securitate

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

4. Ecuaţii diferenţiale de ordin superior

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

Subiecte Clasa a VII-a

CLASA a V-a CONCURSUL INTERJUDEŢEAN DE MATEMATICĂ ŞI INFORMATICĂ MARIAN ŢARINĂ EDIŢIA A IV-A MAI I. Să se determine abcd cu proprietatea

Analiza bivariata a datelor

Analiză I Curs 1. Curs 1., a n. dacă ε, ( )N ( ε ) a.î. n x n ε ; ε sunt numere reale şi deci (a n. şi fie

4. Analiza în timp a sistemelor liniare continue şi invariante

Demodularea (Detectia) semnalelor MA, Detectia de anvelopa

REZUMAT CURS 3. i=1. Teorema 2.2. Daca f este (R)-integrabila pe [a, b] atunci f este marginita

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Laborator 4 Interpolare numerica. Polinoame ortogonale

CURS facultativ ELEMENTE DE TEORIA DISTRIBUŢIILOR

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Cursul 7. Spaţii euclidiene. Produs scalar. Procedeul de ortogonalizare Gram-Schmidt. Baze ortonormate

CAPITOLUL III FUNCŢII CONTINUE

9. SONDAJUL STATISTIC

Seria MATEMATICĂ ANALIZĂ MATEMATICĂ Calcul diferenţial

1. Operaţii cu numere reale Funcţii Ecuaţii şi inecuaţii de gradul întâi Numere complexe Progresii...

Varianta 1 - rezolvari mate MT1

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

PENTRU CERCURILE DE ELEVI

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

TEMA 10 TESTE DE CONCORDANŢĂ

Transcript:

Curs 9 Teorema limiă cerală 9 Teorema limiă cerală Euţ Teorema Limiă Cerală TLC) ese ua dire cele mai imporae eoreme di eoria probabiliăţilor Iuiiv, orema afirmă că suma uui umăr mare de v a idepedee, ideic disribuie, sadardizae poae fi aproximaă de o disribuţie ormală Rezulă imporaţa acesei disribuţii, deşi desiaea sa de probabiliae are o formă care pare complicaă Teorema limiă cerală mai poară deumirea de miracolul lui Gauss Peru a realiza aces lucru, să cosiderăm desiaea de probabiliae a sumei a variabile idepedee, de ipul Uif [ 05, 05] Obţiem urmăoarele: = = = 3 = 0 If we compare hese graphs o he desiy of a sadard ormally disribued radom Dacă variable, vom compara we ca see acese remarkable grafice similariies cu graficul eve for uei small desiăţi de probabiliae a uei va

Observăm că dacă, de exemplu, ivelul de îcredere ese 0 uci z α = 9599 rebuie să laseladreapasaoarieegală =005, iar la sâga o arie egală cu α = 005 = 0975 ormal disribuie, vom observa asemăarea remarcabilă chiar peru desul de mic 04 03 0 0 005 005-4 -3-96 - 96 3 4 Figura 8 Figura 9: Disribuţia ormală sadard Aceasă modaliae de deermiare a iervalului de îcredere Aces lucru e coduce iuiiv la ideea că suma variabilelor aleaoare se comporă, oae sieiza îr-u aumi îses, esul ormal Exac Z Teorema Limiă Cerală formalizează aces lucru Algorimul Fie X, X, esului, X, u şir de Zv a idepedee şi ideic disribuie cu M [X i ] = m şi Presupuem D [X i ] = σ, i daă Fie So = selecţie X + X + de + X valori şi M = idepedee S Teorema limiă cerală dedă volum ir-o populaţiedemediem iformaţii asupra v a ecuoscuă şi dispersie σ σ > uoscuă Z = S m σ = M m) σ = M m σ = M m σ Pasul Se calculează x Deoarece M [M ] = m, D [M ] = σ, deducem că M [Z Pasul Se cosideră saisica Z = X ] = 0 şi m D [Z ] = Aceaă v a se umeşe sadardizaă, deci şirul Z ese versiuea sadardizaă a şirului M Îaie de a demosra Teorema Limiă Cerală, avem evoie σ de urmăoarele prelimiarii, ce rezulă di dezvolările Taylor ale fucţiei expoeţiale: Dacă u 0, auci Pasul 3 Peru u ivel de îcredere prescris α) 00% eermiă z α > 0 asfel îcâ Φ z α )=α Dacă R, auci e i i şi De asemeea, vom folosi urmăorul rezula: 0 e u + u u 9) ei i i) 3 6 9) Teorema 9 Teorema covergeţei domiae) Fie f ) u şir de fucţii, covergee pucual la o fucţie f, f coiue cu excepţia uui umăr fii de puce şi domiae de o fucţie iegrabilă g : Auci f ese iegrabilă şi f x) gx), gx)dx < lim f x)dx = fx)dx

Îaie de a formula TLC, avem evoie de defiiţia covergeţei î disribuţie Defiiţia 9 Spuem că şirul X ) de va coverge î disribuţie la va X şi oăm d X dacă X lim F X x) = F X x), peru orice puc x R de coiuiae a lui F X Formulăm acum u al rezula uil, ce permie simplificarea demosraţiei TLC Teorema 93 Teorema de coiuiae a lui Lévy) Fie X ) u şir de va asfel îcâ şirul fucţiilor caracerisice corespuzăoare ϕ X coverge pucual la o fucţie ϕ Auci X d X ϕ = ϕ X Teorema 94 Teorema Limiă Cerală) Fie X ) u şir de va idepedee, ideic disribuie, sadardizae M[X i ] = 0 şi D[X i ] = ) Auci, peru orice x R, ) lim P X + + X x = x e u du, π adică X ++X d Z, ude Z N[0, ] Demosraţie Noăm cu S = X + + X Fie ϕ Xk fucţia caracerisică a lui X k, care ese aceeaşi peru fiecare k iid), deci o puem oa cu ϕ Auci, peru orice R, ] i S ϕ S ) = M [e = lim M k= ] [ )] [e i X k = ϕ Rămâe de arăa, folosid Teorema de coiuiae a lui Levy, că [ ϕ )] = e, deoarece am arăa mai sus că fucţia caracerisică a va ormale sadard ese de ipul e Dacă = 0, u avem imic de demosra Presupuem 0 Avem [ )] )] ϕ e ] [ϕ = [e ) ϕ e, 93) ) deoarece ϕ şi 0 e Urmează ) ) ) ) ϕ e ϕ + e Folosid 9) peru u =, obţiem ) e 4 8 = 4 8 0 peru 94) 3

Peru primul modul, ) ) [ ϕ = M M e i X [ e i X deoarece M [X] = 0 şi M [X ] = D [X] = Pe de o pare, folosid prima relaţie di 9), obţiem ei X + i X + i X ei X X + X = X + i X)] X + i + i ) ] X + i X, 95) + i X Pe de ală pare, folosid a doua relaţie di 9), obţiem ei X + i X + i X 3 X 3 6 3/ Peru orice δ > 0 şi N, defiim şi fucţia caracerisică a mulţimii A, Auci A := Aδ, ) := { X > δ } I A x) = {, dacă x A 0, î res + X ei X + i X + i X X I A + 3 X 3 I 6 3/ A c Rezulă [ M e i X + i ) ] X + i X M [ ] X 3 I A + 6 M [ X 3 ] I 3/ A c = M [ ] X 3 I A + 6 M [ X 3 ] I / A c 96) Cum X δ pe A c, rezulă M [ X I A c] δ I A c f X x)dx, } {{ } de ude Deci, De asemeea, M [ X 3 I A c] M [ X ] M [ X I A c] δ 3 6 M [ X 3 ] 3 δ I / A c 6 M [ ] [ ] X I A = M X I { X δ } 4

Cum şirul de fucţii f := X I { X δ } f X ese crescăor, cu limia pucuală f = X f X, care ese [ iegrabilă M ] [X ] = ), rezulă aplicâd Teorema covergeţei domiae că lim M X I { X δ } = M [X ] = Fie acum ε > 0 Fie δ > 0 asfel îcâ 3 δ < ε Alegem de asemeea 6 4 ε N asfel îcâ, peru orice ε, să avem 4 < ε şi 8 4 M [X I A ] < ε Va rezula, combiâd relaţiile 93)-96), că peru orice ε > 0, exisă ε N asfel îcâ, peru orice ε, [ )] ϕ e < ε, ceea ce era de demosra Ale variae ale eoremei limiă cerală su urmăoarele: Teorema 95 TLC) Fie X ) N u şir de v a idepedee şi ideic disribuie iid) cu M [X i ] = m şi D [X i ] = σ, i Auci peru orice umere reale a < b, avem lim P {a Z b}) = b e x dx 97) π Teorema 96 TLC) Fie X ) N u şir de v a idepedee disribuie cu M [X i ] = şi D [X i ] = σi, i şi lim σ = σ Auci peru orice umere reale a < b, avem lim P {a Z b}) = b e x dx π a 9 Aplicaţii ale Teoremei limiă cerală Exerciţiul Aplicaţie la sodaje de opiie Presupuem că se realizează experimee de ip Beroulli î care u eveime A se produce cu probabiliaea p Noăm cu X k variabila aleaoare care ia valoarea dacă la experieţa cu umărul de ordie k se produce eveimeu A şi 0 dacă u se produce A Variabilele aleaoare X k ) k su idepedee Auci S = X + X + + X repreziă umărul oal de apariţii ale lui A, deci umărul de succese ale lui A î urma efecuării a experieţe S ese o v a reparizaă biomial, S Bi, p) V a X ) N au aceeaşi repariţie biomială) Noăm cu Z = S p Coform eoremei limiă cerală rezulă că peru orice a < b pq şi suficie de mare, P {a Z b}) = b e x dx = Φb) Φa) π a Peru orice α < β, avem α S β dacă şi umai dacă α p Z β p pq pq Noâd α p = a, β p ) β p α p = b, rezulă că P {α S β}) = Φ ) Φ pq pq pq pq şi deci P p + a pq S p + b pq ) = Φb) Φa) Î paricular, peru a = b b > 0) rezulă formula P {p b pq S p + b pq}) = Φb), 98) 5 a

peru >> uii saisiciei recomadă pq 0 ) Aceasă formuă ese uilizaă î sodaje asfel: cosiderăm o populaţie saisică umaă căreia îi cerem opiia îr-o aumiă chesiue: ce echipă de fobal, ce parid, ce eleviziue ec preferă Nu oaă lumea poae fi cosulaă şi auci se realizează u sodaj pe eşaioae resrâse, alese cu obieciviae Să presupuem că se cosulă persoae şi oăm cu S umărul de persoae care se prouţă peru succes); se deermiă paramerul p ca fiid frecveţa de succes Peru b = 7 avem Φb) = 0985 deci Φb) = 097 şi coform 98), se realizează cu eroare sub 3% eveimeul S [ p 7 pq S p + 7 pq ] ; apoi peru b = 96 avem Φb) = 095 şi coform 98), se realizează cu eroare sub 5% eveimeul S [ p 96 pq S p + 96 pq ] Exerciţiul Dir-u sodaj realiza îr-u oraş a rezula că dir-u eşaio de 000 voaţi 600 ar voa cu paridul X Cu o eroare de sub 3% să se esimeze câi dire cei, milioae de voaţi ar voa peru X Soluţie Avem p = 600 = 06 şi q = 04, = 00000 şi luăm b = 7, deci umărul ceru 000 ese cuprims îre p 7 pq şi p+7 pq deci îre 00000 06 7 00000 06 04 = 788 40 şi 00000 06 + 7 00000 06 04 = 760 9 Aproximarea legii biomiale prir-o lege ormală Fie X o v a discreă reparizaă biomial cu paramerii p şi deci M [X] = p, D [X] = pq şi k N, k Să se calculeze P {X = k}) şi P {X k}) folosid eorema limiă cerală peru suficie de mare şi pq u foare mic) Coform eoremei limiă cerală X N p, pq) şi deci P {X = k}) = P { X [ k, k + ]}) = Φ k + p pq ) Φ k p ) pq Adăugarea lui 05 la k se umeşe corecţie pri coiuiae A fos peru îmbuăăţirea aproximaţiei La fel P {X k}) = P { }) k + X k + p ) = Φ pq Exerciţiul 3 Se arucă o moedă şi probabiliaea de a obţie baul ese 06 Se arucă moeda de 000 ori Care ese probabiliaea de a obţie baul de 650 de ori? Soluţie Fie X v a care ia ca valori umărul de apariţii ale baului î cele 000 de arucări Evide X Biomial [0000; 06] Coform eoremei limiă cerală X N 600, 40) P {X = 650}) = P { X [ 650, 650 + ]}) 650 + 600 = Φ 650 ) Φ 600 ) = 40 40 = Φ 35) Φ 39) = 099943 099989 = 000034 O v a disribuiă biomial se aproximează cu o v a disribuiă ormal dacă p > 5, q > 5 9 Aproximarea legii Poisso prir-o lege ormală Fie X o v a discreă reparizaă Poisso cu parameru λ Auci M [X] = λ, D [X] = λ Coform eoremei limiă cerală X N λ, λ) Să se calculeze P {X = k}) şi P {X k}) peru k umăr aural P {X = k}) = P { X [ k, k + ]}) = Φ k + λ λ ) Φ k λ ) λ 6

La fel P {X k}) = P { }) k + X k + λ ) = Φ λ Aproximarea ese buă dacă λ > 5 Exerciţiul 4 Saisica araă că la o uiae de asigurări se primesc î medie 300 de reclamaţii pe a Fie X umărul de reclamaţii pe a, presupus repariza Poisso Să se deermie probabiliaea ca să primească cel puţi 35 de reclamaţii pe a ) 355 300 Soluţie P {X 35}) = P {X 35}) = Φ = Φ 9734) = 300 099853 = 000 47 7