中心极限定理

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中心极限定理

中心极限定理
中心极限定理
central limit theorem
抽样误差 中心极限定理 标准误 分布 参数估计
中心极限定理(central limit theorem)
(一)从均数为、标准差为 的正态总 体中,独立随机抽取例数为n的样本,样
本均X 数 的分布服从正态分布;
■样本均数的均数为 μ;
பைடு நூலகம்
■样本均数的标准差为
x

n
中心极限定理
(二)从非正态(nonnormal)分布总体(均数 为μ,方差为σ)中随机抽样(每个样本的含量 为n),可得无限多个样本,每个样本计算样 本均数,则只要样本含量足够大(n>50),样 本均数也近似服从正态分布。
■样本均数的均数为 μ;
■样本均数的标准差为 x
n

中心极限定理的理解

中心极限定理的理解

中心极限定理的理解
中心极限定理是概率论中的一个重要定理,它指出在一定条件下,对于一个大样本量的随机变量的和或均值,其分布会趋近于一个正态分布。

具体来说,中心极限定理包括以下三个方面的理解:
1. 大样本量:中心极限定理适用于大样本量的情况,也就是说当样本量足够大时,中心极限定理成立。

2. 随机变量的和或均值:中心极限定理适用于将大样本量的随机变量进行求和或求均值的情况。

通过对这些随机变量的操作,得到的新的随机变量在一定条件下会服从近似正态分布。

3. 近似正态分布:当样本量足够大时,中心极限定理告诉我们随机变量的和或均值的分布会接近于正态分布。

这意味着当我们对大量随机变量进行求和或求均值时,可以用正态分布来进行近似计算。

总的来说,中心极限定理是概率论中非常重要的一个定理,它提供了在大样本量情况下近似计算随机变量和或均值分布的方法,为许多统计推断和假设检验提供了理论基础。

中心极限定理

中心极限定理

中心极限定理中心极限定理(Central Limit Theorems)什么是中心极限定理大数定律揭示了大量随机变量的平均结果,但没有涉及到随机变量的分布的问题。

而中心极限定理说明的是在一定条件下,大量独立随机变量的平均数是以正态分布为极限的。

中心极限定理是概率论中最著名的结果之一。

它提出,大量的独立随机变量之和具有近似于正态的分布。

因此,它不仅提供了计算独立随机变量之和的近似概率的简单方法,而且有助于解释为什么有很多自然群体的经验频率呈现出钟形(即正态)曲线这一事实,因此中心极限定理这个结论使正态分布在数理统计中具有很重要的地位,也使正态分布有了广泛的应用。

中心极限定理的表现形式中心极限定理也有若干个表现形式,这里仅介绍其中四个常用定理:(一)辛钦中心极限定理设随机变量相互独立,服从同一分布且有有限的数学期望a和方差σ2,则随机变量,在n无限增大时,服从参数为a和的正态分布即n→∞时,将该定理应用到抽样调查,就有这样一个结论:如果抽样总体的数学期望a和方差σ2是有限的,无论总体服从什么分布,从中抽取容量为n的样本时,只要n足够大,其样本平均数的分布就趋于数学期望为a,方差为σ2 / n的正态分布。

(二)德莫佛——拉普拉斯中心极限定理设μn是n次独立试验中事件A发生的次数,事件A在每次试验中发生的概率为P,则当n无限大时,频率设μn / n趋于服从参数为的正态分布。

即:该定理是辛钦中心极限定理的特例。

在抽样调查中,不论总体服从什么分布,只要n充分大,那么频率就近似服从正态分布。

(三)李亚普洛夫中心极限定理设是一个相互独立的随机变量序列,它们具有有限的数学期望和方差:。

记,如果能选择这一个正数δ>0,使当n→∞时,,则对任意的x有:该定理的含义是:如果一个量是由大量相互独立的随机因素影响所造成的,而每一个别因素在总影响中所起的作用不很大,则这个量服从或近似服从正态分布。

(四)林德贝尔格定理设是一个相对独立的随机变量序列,它们具有有限的数学期望和方差满足林德贝尔格条件,则当n→∞时,对任意的x,有。

中心极限定理

中心极限定理

概率论与数理统计第四章正态分布§13 中心极限定理暨南大学电气信息学院苏保河主讲第四章正态分布§13 中心极限定理主要内容一、林德伯格—莱维中心极限定理二、棣莫弗—拉普拉斯中心极限定理三、李雅普诺夫中心极限定理暨南大学电气信息学院苏保河主讲例1炮火轰击敌方防御工事100 次, 每次轰击命中的炮弹数服从同一分布, 其数学期望为2, 均方差为1.5. 若各次轰击命中的炮弹数是相互独立的, 求100 次轰击(1)至少命中180发炮弹的概率;(2)命中的炮弹数不到200发的概率.一、林德伯格—莱维中心极限定理解设X k 表示第k 次轰击命中的炮弹数,2()2,() 1.5,1,,100,k k E X D X k ==="相互独立,12100,,,X X X "苏保河主讲设X 表示100 次轰击命中的炮弹数, 由独立同分布的中心极限定理, 例1 解(续1)2()2,() 1.5,k k E X D X ==苏保河主讲1001,k k X X ==∑则2()200,()15,E X D X ==~(200,225).X N 近似地有{180}P X ≥1((180200)/15)Φ≈−−(1.33)Φ=(1)至少命中180发炮弹的概率;1( 1.33)Φ=−−0.9082.=1{180}P X =−<设X 表示100 次轰击命中的炮弹数, 由独立同分布的中心极限定理,例1 解(续2)2()2,() 1.5,k k E X D X ==苏保河主讲1001,k k X X ==∑则()200,()225,E X D X ==2~(200,15).X N 近似地有(2)命中的炮弹数不到200发的概率.{0200}P X ≤<((200200)/15)((0200)/15)ΦΦ≈−−−(0)(13.33)ΦΦ=−−0.5000.=例2检验员逐个检查某产品, 每查一个需用10秒钟. 但有的产品需重复检查一次,再用去10 秒钟. 若产品需重复检查的概率为0.5, 求检验员在8 小时内检查的产品多于1900 个的概率.解在8 小时内检查的产品多于1900 个,即检查1900 个产品所用时间小于8 小时.设X为检查1900 个产品所用的时间(秒),设Xk 为检查第k个产品所用的时间(单位为秒), k= 1, 2, …, 1900.苏保河主讲例3某车间有200 台车床独立地工作,开工率为0.6, 开工时每台耗电为r 千瓦.问供电所至少要供给这个车间多少电力,才能以99.9% 的概率保证这个车间不会因供电不足而影响生产?解设至少要供给该车间a千瓦的电力, X为开工的车床台数, 则X~ B(200, 0.6),由棣莫弗—拉普拉斯中心极限定理,X~ N(120, 48) (近似),欲求a, 使{0}99.9%.P rX a≤≤=苏保河主讲李雅普诺夫中心极限定理的意义如果随机变量X 可以看成许多相的总和,互独立的起微小作用的因素Xk则X 服从或近似服从正态分布.苏保河主讲苏保河主讲1. 离散型随机变量的数学期望第三章内容小结定义1设X 是离散型随机变量, 其分布律是P {X = x k } = p k (k = 1, 2, …),如果收敛, 定义X 的数学期望1||k k k x p ∞=∑1()k k k E X x p ∞==∑一、数学期望2. 连续型随机变量的数学期望定义2设X 是连续型随机变量,()()d E X x f x x∞−∞=∫收敛, 定义X 的数学期望||()d x f x x ∞−∞∫其密度函数为f (x ), 如果苏保河主讲4. 数学期望的性质1.设C 是常数, 则E (C ) = C .4.设X , Y 独立, 则E (XY ) = E (X )E (Y ).2.若k 是常数, 则E (kX ) = kE (X ).3.E (X 1 + X 2) =E (X 1) + E (X 2).条件: X 1,X 2, …, X n 相互独立.11()().n n i i i i i i E C X C E X ===∑∑推广:11()().n n i i i i E X E X ===∏∏推广:苏保河主讲3. 方差的性质1)设a 是常数, 则D (a ) = 0.2)若a 是常数, 则D (aX ) = a 2D (X ).4)若X 1 与X 2相互独立, 则D (X 1±X 2) = D (X 1) + D (X 2).推广:若X 1, X 2, …, X n 相互独立, 则11[](),n ni i i i D X D X ===∑∑211[]().n n i i i i i i D C X C D X ===∑∑3)若a , b 是常数, 则D (aX + b ) = a 2D (X ).苏保河主讲4. 协方差的定义定义对于二维随机变量(X, Y),称E{[X-E(X)][Y-E(Y)]} 为X与Y 的协方差, 记为Cov(X, Y), 即Cov(X, Y) = E{[X-E(X)][Y-E(Y)]}.5. 协方差的计算公式Cov(X,Y)=E(XY)–E(X)E(Y)推论: 若X 与Y 独立, 则Cov(X,Y) = 0.苏保河主讲6. 协方差的性质(1)Cov(X,Y)=Cov(Y,X)(2)Cov(aX,bY)=ab Cov(X,Y), a,b是常数(3)Cov(X1+X2,Y)=Cov(X1,Y)+Cov(X2,Y)苏保河主讲若X 1, X 2, …, X n 两两独立, 则D (X +Y ) = D (X )+D (Y )+2Cov(X , Y )7. 随机变量和的方差与协方差的关系11()().n ni i i i D X D X ===∑∑11()()2Cov(,)n ni i i j i i i j D X D X X X ==<=+∑∑∑苏保河主讲9. 相关系数的性质2)|| 1.XY ρ≤0,XY ρ=1) X 和Y 独立时但其逆不真.定义对于随机变量X , 如果E (X k )( k = 1, 2, …) 存在, 则称它为X 的k 阶原点矩或k 阶矩.10. 矩和中心矩如果E {[X -E (X )]k } ( k = 1, 2, …) 存在, 则称它为X 的k 阶中心矩.苏保河主讲三、切比雪夫不等式与大数定理1. 马尔科夫不等式2. 切比雪夫不等式3. 切比雪夫大数定理4. 独立同分布下的大数定理5. 伯努利大数定理苏保河主讲用X 表示n 重伯努利试验中事件A 出现(成功)的次数, 其分布律称r.v. X 服从参数为n 和p 的二项分布, 注当n = 1 时, 称X 服从参数为p 的伯努利分布,或0-1 分布.1. 二项分布{}(1),k k n k n P X k C p p −==−0,1,,k n ="记作X ~ B (n , p ).苏保河主讲四、几个重要的随机变量苏保河主讲(),()(1).E X np D X np p ==−如果X ~ B (n , p ),结论:{}(1),k k n k n P X k C p p −==−0,1,,,k n ="2. 超几何分布定义将N个元素分为2 类, M个属于第一类, N-M个属于第二类, 从中按不放回抽样随机取n个元素. 令X表示这n 个元素中第一类元素的个数, 则称X服从超几何分布, 记为X h n N M~(,,)苏保河主讲。

5.2 中心极限定理

5.2 中心极限定理

可将Xi ,i=1,2,…,n 视为独立同分布的随机 变量. 由林德伯格—列维定理知,Tn 近似服从正 态分布 N (50 n, 25 n).
电子科技大学
中 心 极 限 定 理
P{Tn 5000} P{
Tn 50n 5 n

5000 50n 5 n
}
(

1000 10n n
P{| f n ( A) P ( A) | 0.01} 0.99 其中 A ={ 出现正面 }

有P( A )=1/2,令
1, 第i次出现正面; Xi ( i 1,2,n) 否则, 0, 则随机变量序列{ Xi },i = 1,2,…是相互独立 且同分布的. 而且有
电子科技大学
p = 1/3,若船舶遭受了90000次波浪冲击, 问其中有 29600 ~ 30500 次纵摇角大于3°的 概率是多少? 解 假定船舶遭受波浪的各次冲击是独立的, 记 X 为90000次冲击下纵摇角大于3°的次数, 故有
电子科技大学
中 心 极 限 定 理
1 X ~ B(90000, ), 3
1 n 90000, p 3
电子科技大学
中 心 极 限 定 理
高尔顿钉板试验 装车问题
重复试验次数估计 报亭售报问题
定理5.2.2(棣莫佛-拉普拉斯中心极限定理) 设随机变量序列{ Yn },Yn ~ B( n, p ) ,n =1,2…, 对于任意的实数 x ,有
Yn np lim P n np(1 p)
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中 心 极 限 定 理
lim P{Yn y}
n
2
k
1
y

e

统计学中心极限定理的含义

统计学中心极限定理的含义

统计学中心极限定理的含义
中心极限定理(central limit theorem)是统计学中的一个重要
定理,它描述了随机变量和其样本均值之间的关系。

中心极限定理的含义是,当随机变量满足一定条件时,其样本均值的分布会收敛于一个正态分布。

简单来说,无论原始随机变量的分布是什么,只要样本容量足够大,样本均值的分布就会趋近于正态分布。

具体来说,中心极限定理有以下几个关键点:
1. 独立性:样本之间应该是独立同分布的,也就是每个样本点之间是相互独立的。

2. 同分布性:每个样本点应该来自于同一个总体分布。

3. 样本容量:随着样本容量的增加,样本均值的分布会趋近于正态分布。

中心极限定理的重要性在于,它使得我们可以利用正态分布的知识和性质来研究和推断总体的特征。

当我们的样本容量足够大时,我们可以使用正态分布的统计方法进行假设检验、置信区间估计等统计推断工作。

无论总体分布是什么,只要样本容量够大,就可以使用中心极限定理来大致估计总体分布的特征。

总的来说,中心极限定理告诉我们,当样本容量足够大时,样本均值会趋近于正态分布,这为统计推断提供了重要依据。

第2节中心极限定理

第2节中心极限定理
0 P A p 1,x R,有

lim P
nA np

x x
1
x t2
e 2 dt .
n np1 p
2
证:令 Xi ={第 i 次试验中 A 出现的次数},则 Xi ~ 0,1,
n
nA Xi ,且Xi 独立同分布, EXi p, D Xi p1 p ,由列维中心极 i 1
我们还可得 很大时, X ~ P X ~ N , . .
例:重复投掷硬币 100 次,设每次出现正面的概率均为 0.5,问 A={正面出
现次数小于 61,大于 50}的概率是多少?
解:设正面出现次数为 nH 则 nH ~ B 100,0.5
所以 nH ~ N 50, 25
们具有数学期望和方差:
E

Xk


k
,
D
Xk



2 k

0, k

1, 2,
n
记 Sn2

2 k
,
若存在正数

,使得当 n

时,
k 1
1 n
Sn2
E
k 1
Xk k 2
n
0 ,(即每个 Xi 对总和 X i 影响不大)则
i 1
n
n
n
n
Zn
n
n n
i 1
Xi
E i1
Xi
i 1
Xi
n
n
D Xi
n
i1
的分布函数 Fn x 对任意 x 满足

概率论与数理统计§中心极限定理

概率论与数理统计§中心极限定理
概率论与数理统计之中心 极限定理
• 引言 • 中心极限定理的基本概念 • 中心极限定理的证明 • 中心极限定理的应用 • 中心极限定理的扩展与推广 • 案例分析与实践应用 • 总结与展望
01
引言
主题简介
中心极限定理是概率论与数理统计中的重要概念,它描述了在独立同分布的随机 变量序列下,无论这些随机变量的分布是什么,它们的平均值的分布将趋近于正 态分布。
03
中心极限定理的证明
证明方法概述
方法一:基于特征函数的 证明
方法二:基于概率密度函 数的证明
ABCD
通过对特征函数的性质进 行分析,利用泰勒展开和 收敛性质,证明中心极限 定理。
通过分析概率密度函数的 性质,利用大数定律和收 敛定理,证明中心极限定 理。
重要极限公式
公式一: $lim_{{n to infty}} frac{S_n}{sqrt{n}} = N(0,1)$
中心极限定理的应用范围广泛,不仅限于金融、保险、医学等领域,还涉来研究的展望
01
随着大数据时代的到来,中心极限定理在处理大规模数据和复杂 随机现象方面的应用价值将更加凸显。未来研究可以进一步探索 如何优化中心极限定理的应用,提高其在实际问题中的适用性和 准确性。
02
随着数学和其他学科的交叉融合,中心极限定理与其他理 论或方法的结合应用将成为一个重要的研究方向。例如, 如何将中心极限定理与机器学习、人工智能等新兴技术相 结合,以解决更加复杂和具体的问题。
03
中心极限定理的理论基础和证明方法仍有进一步完善的空 间。未来研究可以深入探讨中心极限定理的数学原理,发 现新的证明方法和技巧,推动概率论与数理统计理论的进 一步发展。
07
总结与展望

中心极限定理的解释

中心极限定理的解释

中心极限定理的解释
随着样本量n的增大(通常要求n≥30)不论原来的总体是否服从正态分布样本均值的抽样分布都将趋于正态分布其分布的数学期望为总体均值μ方差为总体方差的1/n。

这就是统计上著名的中心极限定理。

这一定理可以表述为:从均值为μ、方差为δ 2 的总体中抽取容量为n的随机样本当n充分大时(通常要求n≥30)样本均值的抽样分布近似服从均值为μ、方差为δ 2 /n的正态分布。

随着样本量n的增大(通常要求n≥30),不论原来的总体是否服从正态分布,样本均值的抽样分布都将趋于正态分布,其分布的数学期望为总体均值μ,方差为总体方差的1/n。

这就是统计上著名的中心极限定理。

这一定理可以表述为:从均值为μ、方差为δ2的总体中,抽取容量为n 的随机样本,当n充分大时(通常要求n≥30),样本均值的抽样分布近似服从均值为μ、方差为δ2/n的正态分布。

中心极限定理levy lindeberg

中心极限定理levy lindeberg

中心极限定理levy lindeberg中心极限定理(Central Limit Theorem)是概率论与统计学中的一个重要定理,它指出在一定条件下,大量独立随机变量的均值的分布接近正态分布。

这个定理在现代统计学中有着广泛的应用,为我们理解各种现象提供了重要的数学工具。

Levy Lindeberg条件是中心极限定理的一个重要前提条件。

它要求独立同分布的随机变量序列的方差之和要趋于无穷大,而每个随机变量的方差要有限。

这个条件的提出,使得中心极限定理的适用范围更广,更符合实际应用的情况。

中心极限定理的重要性在于它可以帮助我们理解为什么在许多情况下,随机现象会呈现出正态分布的特征。

无论是自然界中的现象,还是人类社会中的行为,往往都可以被看作是大量随机变量的叠加。

而正态分布则是一种极具普遍性的分布形式,它在统计学中有着独特的地位。

通过中心极限定理,我们可以更好地理解抽样分布的性质。

在统计学中,我们常常需要通过抽样来推断总体的特征。

而中心极限定理告诉我们,当样本容量足够大时,样本均值的分布将逼近正态分布。

这为我们在实际应用中进行推断提供了理论依据。

除了在统计学中的应用,中心极限定理还在其他领域有着重要的作用。

在金融学中,它可以帮助我们理解股票价格的波动特性;在生态学中,它可以帮助我们分析种群数量的波动规律。

无论是自然科学还是社会科学,中心极限定理都有着广泛的应用前景。

总的来说,中心极限定理是统计学中的一个基础定理,它为我们理解随机现象提供了重要的数学工具。

Levy Lindeberg条件作为中心极限定理的前提条件,进一步拓展了定理的适用范围,使其更具有实际意义。

通过深入理解和应用中心极限定理,我们可以更好地分析和解释各种现象,为科学研究和实践应用提供有力支撑。

第二节--中心极限定理

第二节--中心极限定理

四、拉普拉斯中心极限定理
例3 100台车床独立工作,每台实际工作时间占全部 工作时间的80%. 求任一时刻有70至86台车床工作的 概率.
解:设
Xi
0, 1,
第i台床不工作 第i台床工作
i 1, 2,
,100
则 Xi B(1, 0.8)
100
100
依题意, E( X ) E( Xi ) E( Xi ) 80
设随机变量序列{ Xi }(i 1, 2, )独立同分布,
EXi , DXi 2 , i 1, 2, ,则
lim
n
P
n i 1
n
Xi E( Xi )
i 1
n
D( Xi )
i 1
x
lim P n
n i 1
Xi n n 2
x
1
x t2
e 2 dt ( x)
2
设随机变量序列{ Xi }(i 1, 2, )独立同0-1分布,即
n
Xi B(1, p), EXi p, DX i pq, i 1, 2, , X i nA,
i 1
n
n
lim n
P
i 1
Xi E( Xi )
i 1
n
D( Xi )
i 1
x
lim
n
P
nA np npq
x

近似
Xi N (n,n 2 ),
i 1
X
1 n
n
近似
X i N (, 2
i 1
n)
n
近似
~ Xi独立同0 - 1分布 Xi nA N (np,npq)
i 1
大数定律与中心极限定理

中心极限定理

中心极限定理

由中心极限定理, 随机变量 Z 近似服从正态分布 N (0,1) ,
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V 20 5 其中 Z 100 100 20 20 12 12 V 20 5 105 20 5 } P{V 105} P { 100 100 20 20 12 12
k 1
2
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四、例题选讲 例1
一加法器同时收到 20 个噪声电压 Vk
20
( k 1, 2, 20 ), 设它们是相互独立的随机变量 , 且都在区间 (0,10) 上服从均匀分布, 记 V Vk ,
k 1
求 P{V 105} 的近似值.

E (Vk ) 5,
100 D(Vk ) ( k 1,2,,2对x R, 有
1 lim P{ Z n x } e dt n 2
x
t2 2
则称随机序列{Xn}服从中心极限定理.
当 n , 随机变量序列 Z n 的分布函数收敛于 标准正态分布的分布函数.
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一、独立同分布的中心极限定理
定理一 设随机变量 X 1 , X 2 ,, X n ,独立同分布,
X k 400 1.1
k 1
400
400 0.19
X 400 1.1 400 0.19
近似服从正态分布 N (0, 1),
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于是 P{ X 450}
X 400 1.1 450 400 1.1 P 400 0.19 400 0.19 X 400 1.1 1 P 1.147 400 0.19
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中心极限定理

中心极限定理

x
x}
1
t2
e 2 dt .

(5.11)
这个定理表明,二项分布以正态分布为极限。当 n 充分
大时,我们可以利用上两式来计算二项分布的概率。
例5.5 10部机器独立工作,每部停机的概率为0.2,求3部机器同时停机 的概率。 解 10部机器中同时停机的数目 X 服从二项分布,n =10,p = 0.2, np = 2,npq ≈ 1.265。 (1)直接计算: P{X 3} C130 0.23 0.87 0.2013. (2)若用局部极限定理近似计算:
k 1
如果用X1,X2,…,Xn表示相互独立的各随机因素,假定
它们都服从相同的分布(不论服从什么分布),且都有有限的期
望与方差(每个因素的影响有一定限度),则(5.8)式说明,作为
n
总和 Xk 这个随机变量,当 n 充分大时,便近似地服从正态分 k 1
布。
例5.3 一个螺丝钉质量是一个随机变量,期望值是1两,标准差是0.1两。 求一盒( 100 个)同型号螺丝钉的质量超过10. 2斤的概率。
E( X k ) k,D( X k ) k 2 0 (k 1,2, ) .
n
记 Bn2 k2 ,若存在正数 δ ,使得当 n →∞时, k 1
1
Bn 2
n
E{| X k k |2 } 0 ,
k 1
则随机变量
n
n
n
n
Xk E( Xk ) Xk k
Zn k1
k 1 n
D( Xk )
k1
k 1
Bn
k 1
的分布函数Fn ( x )对于任意 x 满足
n
n

Xk k
lim

中心极限定理定义

中心极限定理定义

中心极限定理定义
中心极限定理是概率论中的一个重要定理,它描述了在一定条件下,大量独立随机变量的和近似服从正态分布的现象。

这个定理在统计学、金融学、物理学等领域都有广泛的应用。

中心极限定理的核心思想是,当独立随机变量的数量足够大时,它们的和的分布会趋近于正态分布。

具体来说,如果有n个独立随机变量X1、X2、...、Xn,它们的期望值和方差分别为μ和σ^2,那么它们的和S的分布近似于一个均值为nμ、方差为nσ^2的正态分布。

这个近似程度随着n的增大而增加,当n趋近于无穷大时,S的分布就完全符合正态分布的特征。

中心极限定理的应用非常广泛。

例如,在统计学中,我们经常需要对样本的均值或总和进行估计。

如果样本数量足够大,那么根据中心极限定理,这些估计值的分布就可以近似为正态分布,从而可以使用正态分布的性质进行推断和计算。

在金融学中,中心极限定理也被广泛应用于风险管理和投资组合优化等领域。

在物理学中,中心极限定理可以用于描述大量微观粒子的运动状态,从而推导出宏观物理规律。

需要注意的是,中心极限定理只适用于独立随机变量的和,而不适用于其他形式的组合。

此外,中心极限定理的适用条件也比较苛刻,需要满足一定的正态性和独立性假设。

因此,在实际应用中,我们需要仔细考虑这些条件是否成立,以确保中心极限定理的有效性。

中心极限定理是概率论中的一个重要定理,它描述了大量独立随机变量的和近似服从正态分布的现象。

这个定理在统计学、金融学、物理学等领域都有广泛的应用,但需要注意其适用条件和限制。

中心极限定理名词解释

中心极限定理名词解释

中心极限定理名词解释
中心极限定理(Central Limit Theorem)是统计学中最重要的定理之一,它指出,当一组
数据的样本数足够大时,它们的分布接近正态分布,即钟形曲线。

中心极限定理的发现是由法国数学家卡尔·贝尔所做的,他在1733年发表了他的著作《数
学原理》,其中提出了中心极限定理。

他的定理指出,当一组数据的样本数足够大时,它们的分布接近正态分布,即钟形曲线。

中心极限定理的重要性在于它提供了一种简单的方法来估计一组数据的分布,而不必考虑
其中的每一个数据点。

它还提供了一种简单的方法来估计一组数据的均值和方差,从而使统计学家能够更好地理解数据。

中心极限定理的应用非常广泛,它可以用于统计学、金融学、社会科学等领域。

它可以用
来估计一组数据的均值和方差,从而更好地理解数据。

它还可以用来估计投资组合的风险,从而帮助投资者做出更明智的投资决策。

总之,中心极限定理是一个非常重要的定理,它为统计学、金融学、社会科学等领域提供了一种简单而有效的方法来估计一组数据的分布,从而帮助我们更好地理解数据。

中心极限定理levy lindeberg

中心极限定理levy lindeberg

中心极限定理levy lindeberg中心极限定理一、引言中心极限定理是概率论中最重要的定理之一,它描述了大量独立随机变量的和在一定条件下趋向于正态分布。

中心极限定理是概率论和数理统计学中最重要的基本工具之一,它在实际问题中得到广泛应用,如信号处理、金融风险管理、医学统计等领域。

二、定义设$X_1, X_2, ..., X_n$是$n$个相互独立的随机变量,它们具有相同的分布函数$F(x)$和期望值$\mu=E(X_i)$,方差$\sigma^2=Var(X_i)$。

令$S_n=\sum\limits_{i=1}^{n}X_i$,则有:$$\lim_{n \to \infty}P\left(\frac{S_n-n\mu}{\sigma\sqrt{n}} \leqx\right) = \Phi(x)$$其中$\Phi(x)$是标准正态分布函数。

三、证明在证明中心极限定理时,我们需要用到两个重要的引理:Lindeberg-Levy引理和Lindeberg-Feller定理。

1. Lindeberg-Levy引理设$X_1, X_2, ..., X_n$是$n$个相互独立的随机变量,它们具有相同的分布函数$F(x)$和期望值$\mu=E(X_i)$,方差$\sigma^2=Var(X_i)$。

令$S_n=\sum\limits_{i=1}^{n}X_i$,则有:$$\lim_{n \to \infty}\frac{1}{\sigma^2n}\sum_{i=1}^{n}E[(X_i-\mu)^2I(|X_i-\mu|>\epsilon \sigma)] = 0$$其中$I(|X_i-\mu|>\epsilon \sigma)$是指示函数,当$|X_i-\mu|>\epsilon \sigma$时,它的值为1;否则为0。

2. Lindeberg-Feller定理设$X_1, X_2, ..., X_n$是$n$个相互独立的随机变量,它们具有相同的分布函数$F(x)$和期望值$\mu=E(X_i)$,方差$\sigma^2=Var(X_i)$。

中心极限定理 30个样本

中心极限定理 30个样本

中心极限定理 30个样本
中心极限定理(central limit theorem, CLT)是概率论中的一个重要定理,指的是当样本容量足够大时,一组独立同分布的随机变量的和的分布近似地服从正态分布。

具体来说,中心极限定理表明,对于一个独立同分布的随机变量序列X1, X2,..., Xn,其均值的分布(即样本均值)服从正态分布,即
lim(n->∞) P((X1+X2+...+Xn - nμ)/√(nσ^2)) ≤ x) =
Φ(x)
其中,μ是随机变量的期望,σ是随机变量的标准差,Φ(x)是标准正态分布的累积分布函数。

根据中心极限定理,当样本容量n足够大时,其样本均值的分布近似于正态分布。

这意味着,对于较大的样本量,即使原始数据并不服从正态分布,其样本均值的分布也会趋近于正态分布。

在中心极限定理中,并没有明确给出样本量需要达到多少才能满足近似正态分布的条件,一般认为当样本容量n大于30时,中心极限定理适用性较好。

因此,当我们有30个独立同分布的样本时,可以认为样本均值的分布近似服从正态分布。

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P

n
Xi
i 1

20


P

Xi n
i 1
n




20

1200 1 12

n

Xi n
1 P i1
2
n



1 2 2
21 2 0.0456.

0
20 4

Yn np

30

20

np 1 p 4
2.5 5 0.9938.
例4. 设一个车间有400台同类型的机床, 每台机床需用
电 Q瓦, 由于工艺关系, 每台机器并不连续开动, 开动的 时候只占工作总时间的3/ 4, 问应该供应多少瓦电力能
在§1.3中, 我们曾经提到频率的稳定性. 设随机事件A的概率P(A)=p, 在n重贝努利试验中事件A
发生的频率为 fn A .当n很大时, 将与p非常接近. 由 于 fn A 本质上是一个随机变量,它随着不同的n次试
验可能取不同的值, 因而需要对随机变量序列引进新 的收敛性定义.
定义5.1 依概率收敛
下面, 考虑频率的稳定性
定理5.4 贝努里大数定律
设 X1, X 2 ,K 是一个随机变量序列. 且每一个随机变量
都服从0-1分布B1, p , 则 X P p
证明关键步骤:
E X p, D X 1 p 1 p n
定理5.3 独立同分布情形下大数定律
设 X1, X 2 ,K 是一个独立同分布的随机变量序列. 且
E X , D X 2. 则 X P
证明关键步骤:
EX ,DX 1 2 n
定理5.2 切比雪夫大数定律
设 X1, X 2 ,K 是两两不相关的随机变量序列. 且
方差一致有界. 则
1
n
n i 1
Xi
P 1 n
n i 1
定理5.5中限定条件得到如下定理5.6
定理 5.6 设 X1, X 2,L , X n 是一个独立同分布的
随机变量序列,且Xi : B1, p, 令
n
Yn Xi , i 1
则对任意的 x x , 有

lim P
Yn np
x
1
x t2
e 2 dt,
E
Xi
证明关键步骤:
E


1 n
n i1
Xi


1 n
n i1
E
Xi
D

1 n
n i 1
Xi


1 n2
D

n i 1
Xi


1 n2
n
i1
D Xi


cov
Xi,X j
i j

1
c
nc
n2
n
§5.2 中心极限定理
在数理统计中经常要用到n个独立同分布的随机变量
n
X1, X 2,L , X n的和 Xi 的分布, 但要给出其精确分布
时很困难. 有 i1
正态分布具有可加性,若
X1, X2 ,K Xn iid, Xi : N , 2
则:
n
Xi : N n, n 2
任意的 x, 有

P
Yn np

x x,
np 1 p
由条件所设, 所求的概率为
x 0.99.
而 x为标准正态分布的分布函数, 查表得x 2.326.
即:

P
X np

2.326 0.99.
np 1 p

从而
n np 1 p 2
即当 n 充分大时, Yn np 近似服从标准正态分布.
np1 p
例2. 在次品率为1/6的一大批产品中, 任意取出300件产 品利用, 中心极限定理, 计算抽取的产品中次品数在40到60
之间的概率.
解 以Yn表示300件产品中次品的总数, 由题意得
例3. 有一批钢材, 其中80%的长度不小于3m, 现从钢材
中随机取出100根, 试利用中心极限定理求小于3m的钢
不超过30根的概率.
解 以Yn为100根钢材中小于3m的钢材根数, 由题意知:
Yn : B100,0.2, np 20,np1 p 16,

P0

Yn

30

P
设 X1, X 2 ,K 是一个随机变量序列. 如果存在一个常数c
使得对任意一个正数 , 总有
lim P
n
Xn c
1
则称随机变量序列 X1, X 2 ,K 依概率收敛于c
记作: X n P c
定理5.1 如果 X n P a,Yn P b, 且函数
g x, y 在 a,b 处连续, 则 g Xn ,Yn Pg a,b

P Yn

N

P
Yn np

N

30


0.95,
np 1 p 25.5
查表得: N 30 1.645, 即: N 38.3068, 所以可取
25.5
N 39方能以95%的把握保证在该时刻分机可以使用外
线.
作业: 习题五 6,8,10
n

10

0

n3



2

10 0 n3


1

0.99
10 0 n3

u0.995

2.576
所以
n

3
10 2.576
2


45
例6. 某单位有200台分机, 每台使用外线通话的概率
为15%, 若每台分机是否使用外线是相互独立的, 问该
则对任意的 x x , 有
i 1,2,L ,


n
Xi np

lim P i1
x x.
n
n



应 用
P

a

n
Xi

b



i 1

n 充 分 大


P

a

n

n i 1
Xi
n


b

n


n
n 2
n







b
n n




a
n n

例1 某人要测量甲、乙两地的距离, 限于测量工具, 他
分成1200段进行测量, 每段测量误差(单位: 厘米)服从
区间0.5,0.5上的均匀分布, 试求总距离测量误差的
绝对值超过 20 厘米的概率.
i 1
标准化后得
n
Xi n
i 1
: N 0,1
n 2
因此:

n
Xi n

P i1
b b
n



定理5.5 独立同分布的中心极限
设 X1, X 2,L , X n ,L 是独立同分布的随机变量序列, 且
E Xi p, D Xi 2 0
第五章 随机变量序列的极限
概率论的基本任务是研究随机现象的统计规律性. 引进 随机变量之后, 我们集中研究了随机变量取值的统计 规律性. 在一个具体问题中, 这种统计规律性往往通过 大量的重复观测来体现, 对大量的重复观测作数学处理 的常用方法是研究极限.
§5.1 大数定律 law of large numbers
99%的概率保证该车间的车床能正常工作.(假定在工作 期内每台机器是否处于工作状态是相互独立的).
解 令Yn 表示在时刻 t 时正在开动的机器数, 则Yn 可以表
示在400次相互独立的重复实验试验中事件“A ”发生的
次数, 由前面所讨论的知:
p 0.75,
及Yn : B400,0.75,因 n 400, 由中心极限定理知, 对
X 300 2.326 20 3 300 20 320. 4
即: 只要供应 320Q 瓦的电力, 就能以99%的把握保证该
车间的机器能正常工作.
例5. 为了测定一台机床的质量, 将其分解成若干个部件
来称量. 假定每个部件的称量误差(单位: kg)服从区
间1,1上的均匀分布, 且每个部件的称量是独立的, 试
此时, np

Yn :
50, np 1
B
p
30205,016,

,
由中心极限定理得
6
Байду номын сангаас
P40
X

60 P
40 50

Yn np

60 50

250 / 6 np 1 p 250 / 6
1.55 1.55
21.55 1 0.8788.
1200
解 设第i 段的测量误差为 Xi , 所以累计误差为 X i , i 1
又 X1, X 2 ,L , X1200 为独立同分布的随机变量, 由
Xi : R0.5,0.5
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