Náhodná veličina a pravděpodobnostní rozdělení

Výsledek většiny náhodných pokusů je vyjádřen číslem (připomeňme dobu do poruchy výrobku, počet telefonních impulsů na ústředně). I v případech náhodných pokusů, jejichž výsledek je kvalitativní povahy (jako je např. barva očí, pohlaví narozeného dítěte ap.), se snažíme stejně v konečné fázi přiřadit každému výsledku reálné číslo, které budeme považovat za hodnotu náhodné veličiny.


Jak chápat náhodnou veličinu:

Hodnotou náhodné veličiny budeme rozumět výsledek náhodného pokusu, vyjádřený reálným číslem.


Náhodné veličiny budeme značit velkými písmeny z konce abecedy (X, Y, Z, ...) a jejich možné hodnoty příslušnými malými písmeny (x, y, z, ...).

Pravidlo, které každé hodnotě nebo každému intervalu hodnot přiřazuje pravděpodobnost, že náhodná veličina nabude této hodnoty nebo hodnoty z tohoto intervalu, budeme nazývat zákonem rozdělení této náhodné veličiny nebo jednodušeji rozdělením pravděpodobnosti náhodné veličiny.

Náhodná veličina je tedy z pravděpodobnostního hlediska úplně popsána, jestliže známe hodnoty (intervaly hodnot), kterých může náhodná veličina nabýt a pravděpodobnosti těchto hodnot (resp. intervalů). K popisu rozdělení náhodné veličiny se užívá různých forem. Nejčastěji užívanou možností popisu náhodné veličiny X je určení tzv. distribuční funkce této náhodné veličiny.


Definice pravděpodobnosti, definice náhodné veličiny

Výše uvedené povídání o pravděpodobnosti a náhodné veličině je poměrně zjednodušená a nevystačíme s ním ve složitějších situacích. Proto nyní zadefinujeme pojem pravděpodobnosti a náhodné veličiny korektnějším způsobem.

Jevové pole

Nechť je dána neprázdná množina S a systém   všech podmnožin množiny S s těmito vlastnostmi:

a)       množina S je prvkem systému Â

b)       jestliže množina A je prvkem systému  ,  pak i množina 

 

je prvkem systému Â

c)       jestliže A1, A2, … je konečný nebo spočetný systém množin z systému  ,  pak i sjednocení všech Ai je prvkem systému Â

Potom dvojici {S, Â}  nazveme jevovým polem a prvky systému     jevy nebo náhodnými jevy.

 

Pravděpodobnostní míra

Nechť je dáno jevové pole {S, Â}. Budiž P(.) reálná nezáporná funkce definovaná na systému  , která splňuje podmínky:

a)       P(S) = 1

b)       A1, A2, … je konečný nebo spočetný systém množin z systému      

 

Potom funkci P(.) na    nazýváme pravděpodobnostní mírou a trojici {S, Â, P} pravděpodobnostním polem.

 

Náhodná veličina

Mějme pravděpodobnostní pole {S, Â, P}. Náhodná veličina X je reálná funkce X(E) prvků E prostoru elementárních jevů S taková, že pro každé reálné x je množina 

náhodným jevem tj. prvkem systému Â. 

 

Jedním z úkolů teorie pravděpodobnosti je vybudovat matematický aparát, který přiřadí všem zajímavým podmnožinám množiny reálných čísel R příslušné pravděpodobnosti.