随机过程导论Chapter 1

合集下载

1第一章 随机过程基础

1第一章 随机过程基础

3、 基本事件与样本空间 在随机试验 S E中最简单的随机事件称为基本事件,所 有基本事件的集合称为基本事件空间。例如对一个六面 体骰子,出现1,2,…, 6 点是基本事件,而所有的基本事件 1,2,…, 6 的集合称为基本事件空间,而“出现奇数点”是随机 事件,但不是基本事件。可见基本事件只是事件的一种。 例如A:掷骰子试验中,事件:“出现点数不大于3”是由 三个基本事件“出现点数1”、“出现点数2”、“出现点数3 共同组成的,是事件空间 A 的一个事件,即 A 1,2,3 , SE。
1.1 概率论中的几个概念与公式
2、 随机试验、复合随机试验与样本空间 通常把对自然现象进行的一次观察或进行的一次试验, 统称为一个试验,而若这个试验满足下列条件: (1)在相同条件下可重复进行; (2)每次试验结果有多种可能,且所有可能的结果能 事先明确; (3)每次试验之前不能确定会出现哪一个结果。 就称其为随机试验。显然,随机试验表示的是在一组 可以重复实现的条件下观察某种现象能否出现的行动。 如投硬币,掷骰子等等。当然,随机试验可以 根据上述条件进行设计。
P A B P AB P B
(1-7)
式中 解释为
P AB
为事件A与B的联合概率。式(1-7)的频率的
nAB nAB n nB nB n
P A B
,
nAB P AB n

nAB nB n n
,故有
P AB P B

式(1-7)的含义是事件A与事件B有关,若 A B ,即 事件A与事件B互不相交,则 P A B 0 ;而条件一词的含 P 义是 P B 0,否则若 B , B 0,则式(1-7)没有意义。 2、乘法公式 设有n个事件 A1 ,…, An ,则 A A …A 同时发生也是一个 事件,其概率记为 P A A …A ,称为事件 A1 , A2 ,…, An 的联合 概率。则 P A1 A2 …An P A1 P A2 A1 P A3 A1 A2 …P An A1…An 1 (1-8)

第1章1,随机过程-绪论

第1章1,随机过程-绪论
了20世纪人们开始研究随机过程,1905年爱因斯 到了20世纪人们开始研究随机过程,1905年 20世纪人们开始研究随机过程 和斯莫卢霍夫斯基各自独立地研究了布朗运动 布朗运动。 坦和斯莫卢霍夫斯基各自独立地研究了布朗运动。 1907年马尔可夫在研究随机变量序列时 在研究随机变量序列时, ⊕1907年马尔可夫在研究随机变量序列时,提出了现 今称之为马尔可夫链(马尔可夫过程)的概念; 今称之为马尔可夫链(马尔可夫过程)的概念; 1934辛钦研究了平稳过程的相关理论。 辛钦研究了平稳过程的相关理论 ⊕1934辛钦研究了平稳过程的相关理论。 年开始, ⊕从1938年开始,莱维系统深入地研究了布朗运动, 年开始 莱维系统深入地研究了布朗运动, 建立了独立增量过程的一般理论。他的著作《 建立了独立增量过程的一般理论。他的著作《随机过 程与布朗运动》 程与布朗运动》(1948)至今仍是随机过程理论的一本 至今仍是随机过程理论的一本 经典著作。 经典著作。 ⊕由于科学技术中许多实际问题的推动以及概率论逻 辑基础的建立,概率论从20世纪 世纪30年代以来得到了迅 辑基础的建立,概率论从 世纪 年代以来得到了迅 速的发展。目前其主要研究内容大致可分为极限理论, 速的发展。目前其主要研究内容大致可分为极限理论, 独立增量过程,马尔可夫过程,平稳过程和时间序列, 独立增量过程,马尔可夫过程,平稳过程和时间序列, 鞅和随机微分方程,点过程等。 鞅和随机微分方程,点过程等。
绪 论
《随机过程》基础 随机过程》
高等数学 线性代数 概率论
绪 论
学习《随机过程》 学习《随机过程》意义
在科学研究中, 在科学研究中,只有借助于数学才能精确地描述一个 现象的不同量之间的关系; 现象的不同量之间的关系; 随机过程理论在自然科学和工程技术研究的许多领域 都得到广泛的应用例如物理、化学、生物、通信、 都得到广泛的应用例如物理、化学、生物、通信、机 自动化、地震、海洋、医学、气象、 电、自动化、地震、海洋、医学、气象、航空航天等 学科中均有着广泛的应用。 学科中均有着广泛的应用。 随机过程理论在社会科学中例如在社会统计,保险学、 随机过程理论在社会科学中例如在社会统计,保险学、 经济、金融工程、管理中也得到极其广泛的应用。 经济、金融工程、管理中也得到极其广泛的应用。 为从事科学研究打下坚实的基础; 为从事科学研究打下坚实的基础;

1.随机过程概论

1.随机过程概论

{ X (t ) , t (,) } 是一随机过程 . 状态空间 I (,) . 样本函数空间 X { cos πt , t } .
H 发生
x( t )
x( t ) t
x( t ,T ) x( t )
1 1 1
T 发生
o

t t x( t , H )
1
2
x( t , T ) x( t ) x( t , H )
Ft
1 , t 2 ,, t n
( x1 , x2 ,, xn ) Ft ( xk ) , t1 , t 2 ,, t n T , n 1 ,
k 1
k
n
则称 X (t ) 具有独立性 , 或称 X (t ) 是独立过程 .
随机过程的独立性是指其在不同的时刻互不影响 , 一维分布
t1 , t 2 T .
当 A~N (0,1), B~U (0,2) 且 A, B 相互独立时 ,
EA 0,
EA2 DA ( EA)2 1,
EB 1,
EB 2 DB ( EB)2 4 3 ,
E ( AB ) EA EB 0,
所以可得
m X ( t ) t EA EB 1 , RX (t1 , t 2 ) t1t 2 EA2 ( t1 t 2 ) E ( AB) EB 2 t1t 2 4 3 , t1 , t 2 T .
o

称为统计平均或集平均 . 均值函数 m X ( t ) 表示了随机过程 X ( t ) 在各个时刻的摆动中心 .
X ( t ) 的二阶原点矩和二阶中 心矩分别记为
2 ΨX ( t ) EX 2 ( t ) 2 2 2 X ( t ) E[ X ( t ) m X ( t )]2 Ψ X (t ) m X (t )

随机过程 第一章1

随机过程 第一章1

定义1.1设样本空间 W {e} 的某些子集构成 的集合记为F,如果F满足下列性质:
(1).W F ;
(2).若A F,则A W A F
(3).若Ak F , k 1,2,, 则 Ak F .
则称F为
(W , F )

代数(Bord事件域),
称为可测空间
n i
0 F x1 , x2 ,, xn 1
三、边缘分布
若二维联合分布函数中有一个变元趋于无 穷,则其极限函数便是一维分布函数,对于这 种特殊性质,我们称其为边缘分布。
对于任意两个随机变量X,Y,其联合分布函数为: F ( x, y) 则: FX ( x) P( X x) P( X x, Y ) F ( x, )
P( X x, Y y) P(( X x) (Y y)) P( X x) P(Y y)
则称X,Y为相互独立的随机变量。
若X,Y为相互独立随机变量,则有
F ( x, y) FX ( x) FY ( y) f ( x, y) f X ( x) f Y ( y)
即概率具有单调性;
(6) 设An F , n 1,2, , 则 P ( Ai ) 若 i 1 P( An ) P( A ) 若 i i 1 A1 A2
lim
n
连续性定理
A1 A2

当An An1 , n 1
x
离散型随机变量的概率分布用分布列描述
0-1分布
P( X 1) p, P( X 0) q
k P( X k ) Cn p k q nk , k 0,1,2n
二项分布

随机过程讲义 第一章

随机过程讲义 第一章

第一章 随机过程及其分类在概率论中,我们研究了随机变量,n 维随机向量。

在极限定理中我们研究了无穷多个随机变量,但只局限在它们之间相互独立的情形。

将上述情形加以推广,即研究一族无穷多个、相互有关的随机变量,这就是随机过程。

1. 随机过程的概念定义:设),,(P ∑Ω是一概率空间,对每一个参数T t ∈,),(ωt X 是一定义在概率空间),,(P ∑Ω上的随机变量,则称随机变量族});,({T t t X X T ∈=ω为该概率空间上的一随机过程。

其中R T ⊂是一实数集,称为指标集或参数集。

随机过程的两种描述方法: 用映射表示T X ,R T t X →Ω⨯:),(ω即),(⋅⋅X 是一定义在Ω⨯T 上的二元单值函数,固定T t ∈,),(⋅t X 是一定义在样本空间Ω上的函数,即为一随机变量;对于固定的Ω∈ω,),(ω⋅X 是一个关于参数T t ∈的函数,通常称为样本函数,或称随机过程的一次实现,所有样本函数的集合确定一随机过程。

记号),(ωt X 有时记为)(ωt X 或简记为)(t X 。

参数T 一般表示时间或空间。

常用的参数一般有:(1)},2,1,0{0 ==N T ;(2)},2,1,0{ ±±=T ;(3)],[b a T =,其中a 可以取0或∞-,b 可以取∞+。

当参数取可列集时,一般称随机过程为随机序列。

随机过程});({T t t X ∈可能取值的全体所构成的集合称为此随机过程的状态空间,记作S 。

S 中的元素称为状态。

状态空间可以由复数、实数或更一般的抽象空间构成。

实际应用中,随机过程的状态一般都具有特定的物理意义。

例1:抛掷一枚硬币,样本空间为},{T H =Ω,借此定义:⎩⎨⎧=时当出现,时当出现T 2H ,cos )(t t t X π ),(∞+-∞∈t 其中2/1}{}{==T P H P ,则)},(,)({∞+-∞∈t t X 是一随机过程。

概率统计及随机过程课件 第一章第一节

概率统计及随机过程课件  第一章第一节

本课程学习, 只学习基本的问题,基本的思想方法, 基本的知识,基本的技巧.
基本要求:
(1)要求我每次上课至少提前五分钟到达教室,准备好上课;
(2)要求同学们按时来上课、听课, 遵守课堂纪律, 保持安静,不影响大家听讲;
(3)课前适当预习,上课时认真听课,课后及时复习,必要 时,要经常复习用到的高等数学有关知识原理;
变量非线性生灭过程; 8. 许多服务系统,如电话通信、船舶装卸、
机器维修、病人候诊、存货控制、水库调度、购
物排队、红绿灯转换等,都可用一类概率模型 来描述,其涉及到 的知识就是 排队论.
目前,概率统计理论 进入其他科学领域的 趋势还在不断发展. 在社会科学领域 ,特别是 经济学中研究最优决策和经济的稳定增长等问 题,都大量采用 概率统计方法. 正如 拉普拉斯 所说 : “ 生活中最重要的问题 ,其中绝大多数 在实质上只是概率的问题.”
例1 给出一组随机试验及相应的样本空间
投一枚硬币,观察正面反面出现的情况
投一枚硬币3次,观察正面反面出现的 情况
投一枚硬币3次,观察正面反面出现的 次数
投一颗骰子,观察向上一面出现的点数 有限样本空间
观察电话总机每天9:00~10:00接到的电话 次数
观察某地区每天的最高温度与最低温度 无限样本空间
1. 气象、水文、地震预报、人口控制及预 测都与 概率论 紧密相关;
2. 产品的抽样验收,新研制的药品能否在 临床中应用,均需要用到 假设检验;
3. 寻求最佳生产方案要进行 实验设计 和 数据处理;
4. 电子系统的设计离不开 可靠性估计; 5. 探讨太阳黑子的规律时,时间序列分析 方法非常有用; 6. 研究化学反应的时变率,要以 马尔可夫 过程 来描述; 7. 在生物学中研究群体的增长问题时 提出 了生灭型随机模型,传染病流行问题要用到多

随机过程第一章课件

随机过程第一章课件

5.2 随机过程分类和举例
【二】举例:
【例二】参数连续离散型随机过程:脉冲数字通信系统。 该系统传送的信 号是脉宽为 T0 的脉冲信号,每隔 T0 送出一个脉冲。脉冲幅度X t 是一个随机变量,它可能取四个值 2,1,1,2 ,且取这四个值的 概率是相等的,即
PX t 2 PX t 1 PX t 1 PX t 2 1 / 4
【分析】设 V 0,1,
1 2 , 得到几个样本函数,可以画出它们的波形(略) 4 3
5.2 随机过程分类和举例
【二】举例:
【例三分析续】正弦波随机过程:
X (2)当 t 0 时, 0 V ,故 X 0 的概率密度就是 V 的概率密度,即
otherwise 时, 1 当 t1 X t1 X 1 V cos V ,故 4 4 2 1 2 0 x f X1 x 2 0 otherwise 3 3 1 V ,故 当 t2 时,X t2 X 2 V cos 4 4 2 1 2 x 0 f X 2 x 2 0 otherwise
P X i 1 p, P X i 1 1 p 设质点在 t n 时偏离原点的距离为 Yn ,Yn 也是一随机变量,
于是
Yn X i ,
i 1
n
Y0 0
又设质点每次游动与该质点所处的位置无关,当 i k 时 X i 与 X k 是相互统计独立的随机变量。
则称
X t, , t T ,
为随机过程,简记为
X t , t T 。
一个随机过程 X t , t T 实际上是两个变量的二元函 数,其中 一个变量为样本空间 中 的 ,另一个为参 T 数集 t 中的 。

随机过程第一章习题答案

随机过程第一章习题答案
似水年华轻轻一瞥,年华似水轻描淡写
随机过程 第一章 习题答案
1.方法一: F (t ; x) P{ X (t ) x} P{ X sin t x} 当t k 时,P{ X (t ) 0} 1,其中k为整数,
k 当t 时,
x x sin t (i)若 sin t 0, F (t ; x) P{ X } ( x) dx sin t x 1 1 1 1 x 2 f (t ; x) ( ) exp{ ( )} sin t sin t sin t 2 2 sin t x x x sin t (ii )若 sin t 0, F (t ; x) P{ X } 1 P{ X } 1 ( x)dx sin t sin t 1 1 1 x 2 f (t ; x) Fx' (t ; x) exp{ ( )} sin t 2 2 sin t 1 1 x 2 f (t ; x) exp{ ( ) }, k 为整数。 2 sin t 2 sin t

时,k为整数,有 X
一维分布密度为:f (t ; x) 当t= k

时,k为整数,有P{ X (t ) 0} 1
1 1 Xt x}=P{e } e Xt x 1 1 1 =P{Xt ln }=P{Xt ln x}=P{X ln x}=1-P{X ln x} x t t 1 11 1 1 f (t ; x) Fx' (t ; x) f ( ln x)( ) f ( ln x) t t x tx t 2.F(t;x)=P{X(t) x}=P{e Xt x}=P{
方法二: X N(0,1) EX=0,EX 2 =DX=1 EX(t)=E(Xsin t)=sin tEX 0 k N(0 , sin 2 t) 1 1 x 2 exp{ ( ) }, x 2 sin t 2 sin t DX (t ) D(Xsin t) (sin t) 2 DX sin 2 t 当t

《随机过程-孙应飞》1第一章随机向量与多元正态分布

《随机过程-孙应飞》1第一章随机向量与多元正态分布

往在使用某种统计方法之前,将每个指标“标准化”, 即做出如下变换:
X *Biblioteka jX j EX j DX j
, j 1, 2, ,X* p)
,p
* X * ( X 1* , X 2 ,
于是
1 EX 0, DX corr ( X ) R X * X * n 1
* *
欧氏距离的优点是能反映空间两个点的实际距离; 缺点是每个坐标对欧氏距离的贡献是对等的,即欧 氏距离大小与坐标的量刚或单位有关。 马氏距离的优点是它是统计距离,大小与坐标的量 刚或单位无关,由标准化数据和中心化数据得到的 马氏距离相同,还可排除变量间的相互干扰。缺点 是夸大了变化微小的变量的作用。
设随机向量X= (X1,X2,┅,Xp)′的协方差存在, 且每个分量的方差都大于0,则X的相关阵定义为:
R Corr ( X i , X j ) ri j ri j cov( X i , X j ) DX i DX j
p p
, i, j 1, 2,
,p
称rij也称为Xi与Yj之间的(线性)相关系数。 对于两组不同的随机向量X与Y,它们之间的相关问题 将在典型相关分析的章节讨论。 在数据处理时,为了克服指标量刚带来的不利影响,往
x

f (u )du,
xRp
一般: P( X 1 x1 , X 2 x2 , , X k xk ) F ( x1, x2 , , xk , , , ) 连续 : f1 ( x1 ) f1 ( x1 , x2 , , xk ) f ( x1, x2 ,


称cov(X, Y)=0,称为X与Y是不相关的。 当A,B为常数矩阵时,有如下性质: 1)D(AX)=AD(X)A′=AΣA′ 2)cov(AX, BX)=Acov(X, Y)B′ 3)令μ=EX,Σ=DX,则E(X′AX)=tr(AΣ)+μ′Aμ 注:Σ是一个对称阵,并总是非负定的,多为正定的。

随机过程-第一章

随机过程-第一章
• 或叙述为 若对每一个时刻t∈T,都有定义在E上 的随机变量X(t,e),则称一族随机变量
• {X(t, e),t∈T ,e∈Ω} 为一随机过程。
• 其实际意义就是: 若一物理过程,当时间t(或广义时间)固定,
过程所处的状态是随机的(不确定的),则此
过程就为随机过程。对该过程的一次记录(或
一个观察)就是一个现实,或称作随机过程的
一个样本函数或样本曲线。 • 固定t0,X(t0)是随机变量。 • 固定e0,X(t,e0)是一个现实,是t的函数,记 为 x(t)。
例4:具有随机初位相的简谐波。 X(t)=acos(ω0t+Φ),-∞<t<+∞, 其中a与ω0是正常数, Φ是在[0,2π]上均匀分布的随机变量。 一方面,随机过程X(t)是一族随机变量。 对每个固定t0, X(t0)= acos(ω0t+Φ)是个 随机变量。对(-∞,+∞)上有多少个t, 就对应多少个随机变量。∴对(-∞,+∞) 所有t,X(t)看作一族随机变量。 另一方面,随机过程是一族样本函数(曲线) 对样本空间Ω中每个基本事件e对应一个样本 函数,本例,Φ在Ω=[0,2π] 上任给定一个 相 位φi=e,就对应一个样本曲线,如:书P 4。
例6: 利用抛掷硬币的试验定义一个随机过程。
X(t) { sin π t,出现正面 ,记为记为 ω 0 e ,出现反面, 记 ω 1
t
(t R)
写出X(t)的所有样本函数(现实)
二、随机过程的的分布(有限维分布族) 1、对任意固定的t0∈T,随机过程X(t)的状态 X(t0)是一维随机变量, 其分布函数是P{X(t0)≤x} F(x,t0) 由于t的任意性,称F(x; t) = P{X(t) ≤x } 为随机过程X(t)的一维分布函数。 F(x,t)是与t有关的一维分布函数,在t,x平 面上是X(t)落在区间(X(t) ≤x)上的概率。

随机过程第1章

随机过程第1章
对可测空间(Ω,F )装备概率测度 P,本质上是选择一个定义在 F 上取值于[0,1]并符 合概率三条公理的集函数 P.一般情况下,这样的集函数不会只有一个.因而,概率空间应 当根据实际的需要来构造.
由于概率测度 P 只是一种特殊的测度,因而它具有测度应有的那些性质.
概率的所有性质都是在其满足的非负性、规范性及可列可加性这三条公理的基础上演绎 出来的.
n1
(2) 与(1)的证明的前半部分类似,可得
P

n1
k n
Ak


P

lim
n
k n
Ak


lim
n
P

k n
Ak


lim
n
1

P

k n
Akc
.
再由独立性及定理条件,知
证毕.□
0

半环 C 上定义如下的集函数
P(a,b] F(b) F(a), (a,b]C .
由测度扩张定理,P 可扩张为 σ(C )上的概率测度,至此,本例的概率空间(Ω,F,P)构造完 毕.□
注 在本例中,如果认为每个样本点ω的出现机会均等,那么可取 f (·)为常值,易知, f(x) = 1,0< x < 1,而 F(x) = x,0≤ x ≤ 1.此时,
(2) 上例构造概率空间的方法可推广到 Ω ={ω1,ω2,…}为可列集的这种场合. (3) 在以后的讨论中,如无特别需要,均认为概率空间(Ω,F,P)是预先给定的.
延伸阅读
如果某试验的样本空间 Ω 为不可列集,那么通常要用测度论的方法才能构造出相应的概 率空间(Ω,F,P).请看下面的例子.

第1章随机过程简介

第1章随机过程简介
31
精品PPT
第1章 随机过程简介
对于(duìyú)马尔可夫链,如果n时刻的k步转移概率满 足
即从i状态转到j状态的概率和时刻n无关,就称这类MC为时 齐马尔可夫链,或齐次马尔可夫链,有时也说它是具有平 稳转移概率的马尔可夫链。通常考虑状态空间是有限的齐 次马尔可夫链。
32
精品PPT
第1章 随机过程简介
6
精品PPT
第1章 随机过程简介
图1.3 电话交换站呼叫(hū jiào)计数
7
精品PPT
第1章 随机过程简介
例1.4 纺纱机纺出长度为l的细纱(xìshā) 若对一个纺 纱机进行n次长时间测量,同时记录每一次纺纱机纺出细纱 (xìshā)长度的曲线,并以{X(u), u∈[0,∞)}表示纺纱机 纺出细纱(xìshā)的长度,则X(u)是一个随机变量,如图1.4 所示。
k步转移(zhuǎnyí)概率矩阵记为P(k)。
30
精品PPT
第1章 随机过程简介
本课程研究时间齐次马尔可夫过程(guòchéng),简称时 齐马尔 可夫过程(guòchéng)。它满足
P{X(t)≤x|X(tn)=xn}=P{X(t-tn)≤x|X(0)=xn} 其中假定系统的行为不依赖于观测的时间,即马尔可夫过 程(guòchéng)中的条件分布函数不随观察起始时刻的变化而 变化,我们可以任选时间轴的起点。
43
精品PPT
第1章 随机过程简介
设Xn=X(nΔt)表示时刻 nΔt时,系统(xìtǒng)内的顾客数, 即系统(xìtǒng)的状态。{Xn,n=0,1,2,…}是一随机过 程,状态空间I={0,1,2,3},而且仿照例1.6、例1.7的分 析,可知它是一个齐次马尔可夫链。下面来计算此马尔可 夫链的一步转移概率。

随机过程第一章(陈良均)

随机过程第一章(陈良均)

(4) 对任意的
x1 x2 , y1 y2

F ( x2 , y2 ) F ( x1 , y2 ) F ( x2 , y1 ) F ( x1 , y1 ) 0
39
40
思考题:P13 验证。。。
41
42
写出在条件Y y下 r .v. X的条件分布函数。
(3)式说明 f ( x, y ) f X ( x) fY |X ( y | x) fY (Y ) f X |Y ( x | y )
随机过程及其应用
周伟平 安庆师范学院
2014年秋季
1
课程介绍
教材:
1)随机过程及应用;徐全智,高等教育出版社,2013 2)随机过程及应用;陈良均,朱庆棠;高等教育出版社,2006 3)随机过程教程, 王梓坤编著,高等教育出版社.
2
参考书籍:
1. S. M. Ross著,龚光鲁译,《应用随机过程 概率模型导论》, 第9版,人民邮电出版社,2007 林元烈,《应用随机过程》,清华大学出版社,2002/11 方兆本,缪柏其,《随机过程》,科学出版社,2011/7 A. 帕普里斯等著,保铮等译,《概率、随机变量与随机过程》, 第四版,西安交通大学出版社,2004 Davenport, Jr., Willian B., Probability and Random processes, McGraw-Hill, 1970
43
若二维r .v.( X , Y ),对任意的 x, y , 有 P{ X x, Y y } P{ X x}P{Y y } 等价地有 F ( x, y ) FX ( x ) FY ( y ) 称X与Y相互独立。显然有 X与Y相互独立 f ( x, y ) f X ( x ) f Y ( y ) f X |Y ( x | y ) f X ( x ) f Y | X ( y | x ) f Y ( y )

随机过程第一章(1)

随机过程第一章(1)
研究。 气象,水文,地震预报。
通信与控制问题的研究,如信号的接收、声音与图
像的再现,运动目标的自动跟踪,导航系统的设计,工业
生产过程中的控制系统的设计等. 服务系统的研究,如电话通信,船舶装卸,机器维
修,病人候诊,存货控制,水库调度,购物排队,红绿灯
转换. 经济学领域关于价格波动,商业循环,最优决策,
P( A | Bi ) P( Bi )
P( A | B ) P( B )
j 1 j j
n
上式称为贝叶斯公式。
全概率公式和贝叶斯公式
★ 全概率公式和贝叶斯公式的应用场合 全概率公式用于在许多情况(B1,B2,…,Bn)下都可能 发生事件A,求发生A的全概率;
贝叶斯公式则用于当A已经发生的情况下,求发生事件A
则称B1,B2,…,Bn为S的一个划分。反之,若B1,B2,…,Bn是S的一个 划分,则作一次试验E,事件B1,B2,…,Bn 中必有一个且仅有一个发生。 设A为E的事件, B1,B2,…,Bn为S的一个划分,则全概率公式为
P( A) P( A | B1 ) P( B1 ) P( A | B2 ) P( B2 ) ... P( A | Bn ) P( Bn ) P( A | Bi ) P( Bi )
4、设A,B为两事件,若 A B ,则有 P( A) P( B) 。
条件概率

条件概率的定义
设A,B为试验E的两个事件,在事件A发生的条件下,事件 B发生的概率叫做条件概率,记为 P( B | A) 。

概率的乘法定理
两个事件乘积的概率等于其中一个事件的概率乘以另一事件
在此事件发生的条件下的条件概率,即
稳定增长,人口控制及预测等问题的研究.

随机过程第1章概论课件

随机过程第1章概论课件

随机过程讲义陈庆虎武汉大学电子信息学院参考书:1.随机信号分析基础。

王永德王军编著,电子工业出版社。

2.随机信号分析。

朱华等编著,北京理工大学出版社。

3.随机过程及其应用。

陆大絟编著,清华大学出版社。

第一章 随机信号概论1.1 确定性信号与随机信号工程中的数字信号主要指被量化的各种物理量,按特性可分为:长度、热学、力学、电磁、无线电、放射性、光学、声学、化学、生物、医学等类型。

按可预测性和可再现性原则,信号可分为确定性信号与随机信号两类。

按确定性规律变化的信号称为确定性信号。

确定性信号可以用数学解析式表达,或用确定性曲线准确地描述。

在相同的条件下,确定性信号可以重复、再现,确定性信号可用函数()s t 或(,)s t θ来表达,其中θ是待定参数或参数向量,t 是时间或空间自变量。

例1 正弦信号0()sin(2)s t A t πωφ=+A 、0ω、φ分别是信号的振幅、频率、相位,可以是确定的数值,也可以是待定参数。

不遵循任何确定性规律变化的信号称为随机信号。

随机信号具有不重复、不可预测的特点,在完全相同的条件下,不能保证信号能完全重现,对信号的未来值不能完全准确地预测。

随机信号产生的原因是信号在产生、发射、传输、接收、测量、采样、计算等处理过程中受到各种噪声的干扰。

随机信号常用随机函数()X t 表示,它与确定性信号(,)s t θ往往有如下关系:()(,)()X t s t t θε=+()(,)()X t s t t θε=∙()t ε是噪声干扰。

信号的确定性是相对的。

在理想的环境、理想的条件下,信号是确定的;或者在精度要求不高的情况下,在某些噪声和干扰忽略不计的前提下,信号是确定的。

由于噪声和干扰无处不在、无时不在,工程应用中的信号往往都具有随机性。

处理随机信号的主要方法是信号统计处理方法,其中信号估计与信号检测是信号统计处理方法的核心内容。

理论上,随机信号()X t 是时间连续的,即时间t 的取值是连续的。

随机过程第1章 引论

随机过程第1章 引论

12
1.1 概率
于是,我们有
因此,三人中没有人选到他自己的帽子的概率是
13
1.1 概率
独立事件
如果
那么两个事件E和F称为独立的(independent). 这蕴含了如果P(E|F)=P(E),那么E和F是独立的(它也蕴含了P(F|E)=P(F)). 这就是,如果F已经发生这个事实并不影响E发生的概率,那么E和F就是独立 的. 也就是E的发生独立于F是否发生.
我们则称 为事件 的概率.
例1.1 在掷硬币的例子中,如果我们假定硬币出现正面与出现反面是等可 能的,那么我们有:P({正面})=P({反面})=1/2. 如果我们有一枚不均匀的硬币,它出现正面的可能是出现反面的两倍,那么 P({正面})=2/3, P({反面})=1/3.
7
1.1 概率
例1.2 在掷骰子的例子中,如果我们假定6个数的出现是等可能的,那么我
M.)著,龚光鲁 译,人民邮电出版社,2011.5
2
第1章 引论
1.1 概率 1.2 随机变量、分布函数及数字特征 1.3 条件期望和矩母函数 1.4 随机过程的概念及分类
3
1.1 概率
随机试验、样本空间与事件
概率论的一个基本概念是随机试验. 一个试验(或观察),若它的结果预先无
法确定,则称之为随机试验,简称试验(experiment). 所有试验的可能结果组 成的集合,称为样本空间,记作 . 中的元素则称为样本点,用 表示.
P( FE ) P( F ) P( E | F )
7 6 42 . 12 11 132
例1.8 假定参加聚会的三个人都将帽子扔到房间的中央. 这些帽子先被弄混了,
随后每个人在其中随机地选取一个. 问三人中没有人选到他自己的帽子的概率 是多少?

随机过程第一章1.1

随机过程第一章1.1
随机过程——西安电子科技大学数学系 冯海林
⎧1 f X0 ( x) = ⎨ ⎩0
0 ≤ x ≤1
28
⎧fV ( h( x )) h ′( x ) f X 3π ( x ) = ⎨ 0 4ω ⎩
⎧ 2 =⎨ ⎩0 ⎧ 2 =⎨ ⎩0
0 ≤ h( x ) ≤ 1 其它
0 ≤ − 2x ≤ 1 其它
2 − ≤x≤0 2 其它
随机过程应用广泛 随机过程在自然科学、社会科学以及工程 技术的各领域均有应用. ——在我校的一些专业:雷达、通信、无线电 技术、自动控制、生物工程、经济管理等领 域有着极为广泛的应用.
随机过程——西安电子科技大学数学系 冯海林 3
引言
教材与参考教材
1.《随机过程——计算与应用》
冯海林 薄立军 西安电子科技大学出版社 2012
随机过程——西安电子科技大学数学系 冯海林
t
19
例2 的样本曲线与状态
X(t)
X(t) = A cos(ωt + Φ )
样本曲线x1(t)
状态X(t0)
t0
状态X(t0)
t 样本曲线x2(t)
状态空间S=[-A,A],参数集T=[-∞,+ ∞]
随机过程——西安电子科技大学数学系 冯海林 20
例3 的样本曲线与状态
随机过程——西安电子科技大学数学系 冯海林 15
随机过程定义的进一步解释: 1. X(ω t) 的两个特点:随机性与函数性. 因此, X(ω,t),实质上为定义在T×Ω上的二元单值函数. 2. 对每一个固定的t, Xt 为一随机变量.随机变Xt(t∈T) 所有可能取值的集合,称为随机过程X(ω,t) 的状态 空间,记为S. S中的元素称为状态. 3. 对每一个ω0∈Ω,X(ω0,t)是定义在T上的普通函数. 记为 x(ω0,t), 称为随机过程的一个样本函数. 或样本轨道. 样本函数的图形称为样本曲线.
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
E[SN] = E[X1]E[N] Var[SN] = Var[X1]E[N] + E2[X1]Var[N]
15
1.1 Basic concepts
11. Jointly distributed random variable For any two random variables X and Y, the joint cumulative probability distribution function of X and Y is defined by F(a,b)=P{X≤a, Y≤b}, -∞<a and b<∞
∫ ∑
i
xn
xin p(x) f (x)dx
if X is discrete if X is continuous
12
1.1 Basic concepts
7. Variance of a random variable Var(X)= E [(X-E[X])2] = E [X2]-(E[X])2
∑ E[X]= xi p(xi ) i
b) If X is continuous random variable having a probability density function f(x), then the expected value of X is defined by

∫ E[X] = xf (x) dx −∞
14
1.1 Basic concepts
pound random variable
Let {Xi} be a sequence of i.i.d. (independently and identically distributed), nonnegative, and integer-valued random variables. Let N be a nonnegative and integer-valued random variable. The compound random variable SN is defined as the sum of X1,…XN, this random variable is often called the random sum.
For each event E of the sample space S, we assume that
a number P(E) is defined and satisfied that following three conditions: (i) 0 ≤ P(E) ≤ 1, (ii) P(S) =1, (iii) For any sequence of events E1, E2 …
P ( EF )
P ( E | F )=
P(F )
or P(EF)= P(F) P (E | F)
If E and F are independent, then
P(EF)=P(E)P(F) P( E | F )=P(E)
6
1.1 Basic concepts
4. Random variable The real-valued functions defined on the sample space are known as random variables.
If X and Y are independent, then Cov( X,Y )=0
17
1.1 Basic concepts
Law of total probability:
① Discrete case let X1,…, Xk be mutually exclusive and collectively exhaustive events. For any event A, we have
10
1.1 Basic concepts
c) Expectation of g(X) z If X is a discrete random variable with probability mass
function p(x), then for any real-valued function g(X),
P(E∪F) = P(E) + P(F) – P(EF) 5
1.1 Basic concepts
3. Conditional probability
Conditional probability is denoted by P(E|F).
It states that E occurs given that F has occurred.
An extremely important property of conditional expectation is
that for all random:
∑ E[ X Y = y]P{Y = y} (discrete)
E [ X ] = E[ E[X|Y] ]=
y ∞
∫−∞ E[ X Y = y] fY ( y)dy (continuous)
13
1.1 Basic concepts
9. Conditional variance of a random variable Var( X Y = y) = E[( X − E[ X Y = y])2 Y = y] = E[ X 2 Y = y] − (E[ X Y = y])2
Computing expectations by conditioning:
16
1.1 Basic concepts
z Expectation of random variables For both discrete and continuous random variables E[X+Y ]=E[X ]+E[Y ]
z Covariance of random variables Cov( X,Y )=E[XY ]-E[X ]E[Y ]
z For a continuous random variable X, the distribution
function F can be expressed as
∫ F(xi)
=
xi −∞
f
(x)dx
where f(x) is called probability density function of X
Chapter 1 Introduction of Probability Theory
1.1 Basic Concepts 1.2 Generating function for discrete random variables 1.3 Laplace transforms for continuous random variables 1.4 Some mathematical background 1.5 Classification of stochastic processes
7
1.1 Basic concepts
5. (cumulative) Distribution function Distribution function F(⋅) of the random variable X is defined for any real number b by
F(b)=P{X ≤ b}
② E∩F: is referred to as the intersection of E and F.
The event EF will occur only if both E and F occur.
If EF=Φ, then E and F are said to be mutually exclusive
z X and Y are both discrete random variables:
F(a,b) = ∑ ∑ p(x, y) x<a y<b
z X and Y are both continuous random variables:
F{X ∈ A,Y ∈ B}= ∫B ∫A f (x, y)dxdy
that are mutually exclusive, i.e., events for which
En Em = Φ when n≠m, then
U ∑ P⎜⎜⎝⎛
∞ n=1
E
n
⎟⎟⎠⎞
=
∞ n=1
P(En )
We refer to P(E) as the probability of the event E.
Discrete random variable: take on either a finite or a countable number of possible values. Continuous random variable: take on a continuum of possible values
8
1.1 Basic concepts
z For a discrete random variable X, the distribution
function F can be expressed as
∑ F(xi)
=
all
p(x)
x≤ xi
where p(xi) is the probability mass function of X, p(xi)=P{X=xi}
③ E: is referred to as the complement of E The event E will occur only if E does not occur.
4
1.1 Basic concepts
2. Probability defined on events
相关文档
最新文档