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切比雪夫不等式:概率论与数理统计

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:首先,引进切比雪夫(Chebyshev)不等式,它是证明大数定律所需的预备知识,并且可以用来估算某些事件发生的概率.定理5.1.1(切比雪夫不等式)设随机变量X具有数学期望E(X)=μ,方差D(X)=σ2,则对于任意的正数ε,有证明只对连续型随机变量的情形来证明.设X是连续型随机变量,其概率密度为f(x),则有式(5.1.1)称为切比雪夫不等式.式(5.1.1)可以写成如下等价的形式式(5.1.

切比雪夫不等式:概率论与数理统计

首先,引进切比雪夫(Chebyshev)不等式,它是证明大数定律所需的预备知识,并且可以用来估算某些事件发生的概率.

定理5.1.1(切比雪夫不等式)设随机变量X具有数学期望E(X)=μ,方差D(X)=σ2,则对于任意的正数ε,有

证明 只对连续型随机变量的情形来证明.设X是连续型随机变量,其概率密度为f(x),则有

式(5.1.1)称为切比雪夫不等式.式(5.1.1)可以写成如下等价的形式

式(5.1.2)表明,随机变量X的方差越小,事件{|X-μ|<ε}发生的概率越大,即X的取值基本上集中在它的数学期望μ附近.由此可见,方差刻画了随机变量取值的分散程度.(www.xing528.com)

例5.1.1 已知随机变量X的数学期望E(X)=μ,方差D(X)=σ2,当ε=2σ和ε=3σ时,用切比雪夫不等式求P{|X-μ|<ε}的值至少是多少.

解 根据切比雪夫不等式(5.1.2),当ε=2σ和ε=3σ时,分别有

从例5.1.1可以看出,当随机变量X的分布未知时,利用它的数学期望和方差可以知道P{|X-μ|<ε}的值至少是多少,从而可以粗略地估算某些事件发生的概率.但如果已知随机变量X~N(μ,σ2),根据例2.3.4知,

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