La teoría de las probabilidades es la rama de las matemáticas referidas al análisis de los fenómenos al azar . Los objetos centrales de la teoría de las probabilidades son los procesos estocásticos de las variables al azar y abstracciones matemáticas de los acontecimientos de los acontecimientos no deterministas o de las cantidades medidas que pueden ser solas ocurrencias o desarrollarse en un cierto plazo en una manera al parecer al azar. Aunque una sacudida individual de la moneda o el rodillo de un dado sea un acontecimiento al azar, si está repetida muchas veces la secuencia de acontecimientos al azar exhibirá ciertos patrones estadísticos, que pueden ser estudiados y ser predichos. Dos resultados matemáticos representativos que describen tales patrones son la ley de los grandes números y el teorema de límite central .
Como fundación matemática para las estadísticas, la teoría de las probabilidades es esencial para muchas actividades humanas que impliquen el análisis cuantitativo de sistemas de datos grandes. Los métodos de teoría de las probabilidades también se aplican a la descripción de los sistemas complejos dados solamente conocimiento parcial de su estado, como en los mecánicos estadísticos . Un gran descubrimiento de la física del vigésimo siglo era la naturaleza de probabilidad de fenómenos físicos en las escalas atómicas, descrita en los mecánicos de Quantum .
Inicialmente, la teoría de las probabilidades principalmente consideraba el los acontecimientos discretos de, y sus métodos eran principalmente el combinatorio. Eventual, las consideraciones analíticas obligaron la incorporación de las variables continuas del en la teoría. Esto culminó en la teoría de las probabilidades moderna, las fundaciones cuyo fueron puestos por el Andrey Nikolaevich Kolmogorov . Kolmogorov combinó la noción del espacio de muestra, la introdujo por el Richard von Mises, y la teoría de medida del y presentó su sistema del axioma para la teoría de las probabilidades en 1933. Ésta se convirtió en bastante rápidamente la base axiomática indiscutible para la teoría de las probabilidades moderna.
considera también:
discreto de la distribución de probabilidad La teoría de las probabilidades discreta se ocupa de los acontecimientos que ocurren en espacios de muestra contables .
Ejemplos: El que lanza corta, experimentos con las cubiertas de las tarjetas, y la caminata al azar en cuadritos.
Definición clásica del : Inicialmente la probabilidad de un acontecimiento a ocurrir fue definida como número de casos favorables para el acontecimiento, sobre el número de resultados totales posibles en un espacio de muestra equiprobable.
Por ejemplo, si el acontecimiento es " la ocurrencia de un número par cuando un muere es rolled", la probabilidad es dada por 6} = \ tfrac {1} del , puesto que 3 caras fuera de los 6 tienen números pares y cada cara tiene la misma probabilidad de aparecer.
Definición moderna del : El comienzo moderno de la definición con un que determinado llamado el espacio de muestra del, que se relaciona con el sistema de todos los resultados posibles del en sentido clásico, denotó por el . Entonces se asume que para cada , un " intrínseco del elemento ; probability" , que satisface las características siguientes:
Es decir, el f ( x ) de la función de probabilidad miente entre cero y uno para cada valor del x en el Ω del espacio de muestra, y la suma del f ( x ) sobre todos los valores que el x en el Ω del espacio de muestra es exactamente igual a 1. Un acontecimiento del se define como cualquier del del subconjunto del espacio de muestra. La probabilidad del definido como del acontecimiento
Así pues, la probabilidad del espacio de muestra entero es 1, y la probabilidad del acontecimiento nulo es 0.
El que traza un punto en el espacio de muestra al " probability" el valor se llama una función de masa de probabilidad del abreviado como pmf . La definición moderna no intenta contestar a cómo se obtienen las funciones de masa de probabilidad; en lugar construye una teoría que asuma su existencia.
considera también:
continuo de la distribución de probabilidad La teoría de las probabilidades continua se ocupa de los acontecimientos que ocurren en un espacio de muestra continua.
Definición clásica del : La definición clásica analiza cuando está enfrentada con el caso continuo. Ver la paradoja de Beltrán.
Definición moderna del : Si el espacio de muestra es los números verdaderos (), después una función llamó el del se asume para existir, que de la función de distribución acumulativa (o el cdf ) da el para un X de la variable al azar . Es decir, el F ( x ) vuelve la probabilidad que será el X inferior o igual el x .
El cdf debe satisfacer las características siguientes.
Si es diferenciable, después al azar variable X es dicho tener probabilidad densidad función o pdf o simplemente densidad .
Para un , la probabilidad del X de la variable al azar que está en el se define como
En caso de que exista la función de densidad de probabilidad, después puede ser escrito como
Considerando que el pdf del existe solamente para las variables al azar continuas, el cdf del existe para todas las variables al azar (variables al azar discretas incluyendo) los valores de esa toma en el .
Estos conceptos se pueden generalizar para los casos multidimensionales en y otros espacios de muestra continua.
Dado cualquie sistema (también llamado el espacio de muestra del ) y σ-álgebra en él, una medida se llama una medida de probabilidad del si el es
Si es Borel σ-álgebra entonces allí es único probabilidad medida en para cualquie cdf, y viceversa. La medida que corresponde a un cdf reputa inducido por el cdf. Esta medida coincide con el pmf para las variables discretas, y el pdf para las variables continuas, haciendo el acercamiento teórico de la medida libre de errores.
probabilidad de sistema en σ-álgebra se define como donde está la integración con respecto a la medida inducida por el .
Junto con el abastecimiento de una mejores comprensión y unificación de probabilidades discretas y continuas, medir el tratamiento teórico también permite que trabajemos en probabilidades fuera del , como en la teoría de los procesos estocásticos por ejemplo para estudiar el movimiento browniano, la probabilidad se define en un espacio de funciones.
considera también:
las distribuciones de probabilidad Ciertas variables al azar ocurren muy a menudo en la teoría de las probabilidades porque manan describen muchos procesos naturales o físicos. Sus distribuciones por lo tanto han ganado la importancia especial del en la teoría de las probabilidades. Algunas distribuciones discretas del fundamental son las distribuciones geométricas negativas discretas del uniforme, Bernoulli, binomial, del binomio, Poisson y . Las distribuciones continuas del importante incluyen el uniforme continuo, el normal, el exponencial, la gamma y distribuciones beta .
considera también: Convergencia las variables al azar En la teoría de las probabilidades, hay varias nociones de la convergencia para las variables al azar que son mencionadas abajo en la orden de la fuerza, es decir, cualquier noción subsecuente de la convergencia en la lista implica convergencia según todas las nociones precedentes. convergencia del del
l en la distribución: como el nombre implica, una secuencia de las variables al azar converge al en la distribución si a sus funciones de distribución acumulativas respectivas del convergen al del , dondequiera que es el continuo.
l del
la mayoría de la notación corta común de la mano: convergencia débil del del
l : la secuencia de las variables al azar se dice para converger hacia el si el derecho para cada ε > 0. La convergencia débil también se llama convergencia del en la probabilidad .
l del
la mayoría de la notación corta común de la mano: convergencia fuerte del del
l : la secuencia de las variables al azar se dice para converger hacia el si también se conoce como convergencia casi segura .
l del
la mayoría de la notación corta común de la mano:
Intuitivo, la convergencia fuerte del es una versión más fuerte de la convergencia débil del, y en ambos casos las variables al azar una correlación cada vez mayor con el . Sin embargo, en caso de convergencia del en la distribución, los valores observados de las variables al azar no necesitan converger, y cualquier correlación posible entre ellas es inmaterial.
considera también: Ley los grandes números La intuición común sugiere que si una moneda justa se sacude muchas veces, después del mitad áspero del tiempo que dará vuelta encima de las cabezas del, y la otra mitad dará vuelta encima de las colas del . Además, la moneda se sacude cuanto más a menudo, más probable debe ser que el cociente del número de las cabezas del al número de las colas del se acercará a la unidad. La probabilidad moderna proporciona una versión formal de esta idea intuitiva, conocida como la ley del de los grandes números . Esta ley es notable porque en ninguna parte se asume en las fundaciones de la teoría de las probabilidades, sino que por el contrario emerge fuera de estas fundaciones como teorema. Desde ella liga probabilidades teórico-derivadas a su frecuencia real de la ocurrencia en el mundo real, la ley de grandes números se considera como pilar en la historia de la teoría estadística.
¡citación para la importancia histórica de LLN si usted la tiene -->
La ley del de los grandes números (LLN) indica que converge el _n= medio \ tfrac1n {\ suma X_n} del