diff --git a/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik.tex b/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik.tex index eae2ad6..690e162 100644 --- a/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik.tex +++ b/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik.tex @@ -581,6 +581,12 @@ \( P(X=5) = \frac 5 6 * \frac 5 6 = \frac{25}{36} \)\\ \( P(X=-B) = 1 - \left( \frac 1 6 + \frac{25}{36} \right) = 1 - \frac{31}{36} = \frac{5}{36} \) + Für welches B ist das Spiel Fair? (\(\mu = 0 \))\\ + \( B = \frac{ 2 * \frac{1}{6} + 5 * \frac{25}{36} }{\frac{5}{36}} = \) \EUR{27,40} + + \( \sigma^2 = 4 * \frac 1 6 + 25 * \frac{25}{36} + 750.76 * \frac{5}{36} = 122.3 \)\\ + \( \sigma = \sqrt{\sigma^2} = \sqrt{122.3} = 11.06 \) + \subsubsection{Diskrete Zufallsvariable} Diskret: $X$ nimmt nur einzelne Werte mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten an. @@ -589,4 +595,86 @@ Durchschnittsgewinn \( \mu = 2 * \frac 1 4 + 3 * \frac 1 4 - 2,4 * \frac 1 2 = 0,05 \Rightarrow \) Spiel lohnt sich für uns\\ (gewichtet mit Wahrscheinlichkeit – Durchschnittsgewinn pro Spiel) + Allgemein:\\ + \begin{mydef} + Der \underline{Erwartungswert} (Mittelwert) einer Zufallsvariable $X$, die Werte $x_i$ mit den Werten $p_i$ annimmt \((i=1,2,3,…)\)\\ + \textcolor{Orange}{(\(\to\) endlich viele oder abzählbar viele Werte \(x_i\)) }\\ + ist \(\mu = E(X)=\sum\limits_i x_i*p_i \) + \end{mydef} + + \underline{Maß für die Streuung (Schwankung)} + + \begin{mydef} + Die \underline{Varianz} einer Zufallsvariablen $X$ (wie in der Definition von \(\mu\)) ist \(\sigma^2 = V(X) = Var(X) = \sum\limits_i {\color{Orange} (x_i-\mu)^2 } * p_i \) \textcolor{Orange}{quadratischen Abstände der Werte $x_i$ von $\mu$}\\ + \(\to\) mittlerer Quadratischer Abstand + + Die \underline{Standardabweichung} \(\sigma\) ist \(\sigma = \sqrt{\sigma^2}\) + \end{mydef} + + Weshalb \underline{quadratische} Abstände?\\ + z.\,B. kleiner Abstand 2 \(\to\) 2 \textcolor{Orange}{verdoppelt}\\ + großer Abstand 10 \(\to\) 100 \textcolor{Orange}{verzehnfacht} + + \(\rightarrow\) große Abstände fließen verstärkt ein in die Varianz.\\ + Kleine Abstände sind oftmals nur Toleranzen, Messfehler, Ungenauigkeiten. + + Anwendung im Finanzbereich:\\ + z.\,B. \(\mu = \) mittlere Rendite\\ + \spa \(\sigma = \) Maß für Streuung = Maß für das Risiko + + \underline{Wenn \( \sigma = 0\)} wäre, dann gibt es nur einen Wert $x = \mu$ mit Wahrscheinlichkeit 1. + + Vereinfachung der Formel für \(\sigma^2\):\\ + \( \sigma^2 = \sum\limits_i (x_i-\mu)^2 * p_i = \sum\limits_i (x_i^2 - 2*x_i*\mu + \mu^2) *p_i = \sum\limits_i x_i^2*p_i - \sum\limits_i 2*x_i*\mu*p_i + \sum\limits_i \mu^2*p_i\)\\ + \( = \sum\limits_i x_i^2 * p_i - 2\mu * \underbrace{\sum\limits_i x_i*p_i}_{=\mu} + \mu^2 * \underbrace{\sum\limits_i p_i}_{=1} \)\\ + \( = \sum\limits_i x_i^2 * p_i - 2 \mu^2 + \mu^2 \)\\ + \textcolor{Red}{\( \sigma^2 = \sum\limits_i x_i^2 * p_i - \mu^2 \) \underline{einfache Formel} für \(\sigma^2\)} + + Im \bsp von oben: + + \(\mu = 0,05\)\\ + \( \sigma^2 = 4 * \frac 1 4 + 9 * \frac 1 4 + 5,76 * \frac 1 2 - 0,05^2 = 6.1275 \)\\ + \( \sigma = \sqrt{6.1275} \approx 2.4754 \) \(\to\) Maß für die Streuung, also für die Mittlere Abweichung von \(\mu\). + + Also pro Spiel: im \(\varnothing\): Gewinn von \(\mu = \)\EUR{0,05}.\\ + aber wir haben eine Streuung um \(\mu\) von \textcolor{Orange}{\EUR{2,47} noch in Relation zu \(\mu \to\) Spiel mit hohem Risiko} + + Man muss \(\sigma\) in Relation zu \(\mu\) sehen.\\ + \(\to\) Variationskoeffizient \( \frac{\sigma}{\mu} = \frac{2,47}{0,05} = 49,4 = 4940\% \) + + \subsubsection{Verteilung und Verteilungsfunktion von Zufallsvariablen} + + Im \bsp 2 maliges Würfeln von vorhin:\\ + \underline{Verteilung von $X$}: \( P(X=2) = \frac 1 6, P(X=5) = \frac{25}{36}, P(X=-27.4) = \frac{5}{36} \) + + \begin{mydef} + Die Verteilungsfunktion einer Zufallsvariable $X$.\\ + \(\to\) Funktion \(F: \mathbb R \to [0,1] \) mit \(F(x) = P(X\le x) \) \textcolor{Orange}{bei der Verteilung \(P(X=x)\)} + \end{mydef} + + \( F(-27.4) = P(X\le -27.4) = \frac{5}{36} \)\\ + \( F(2) = P(X\le 2) = P(X=-27.4) + P(X=2) = \frac{5}{36}+\frac{1}{6} = \frac{11}{36} \)\\ + + Bei einer diskreten Verteilung ist die Verteilungsfunktion eine Treppenfunktion, die von 0 nach 1 Wächst und an den Stellen $x_i$ treten Sprünge auf, mit Sprunghöhe $p_i$ + + Allgemein (nicht nur für diskrete Verteilungen) hat eine \underline{Verteilungsfunktion} \(F(x)\) die \underline{Eigenschaften}: + \begin{itemize} + \item + \( \lim\limits_{x\to -\infty} F(x) = 0 \) und \( \lim\limits_{x\to \infty} F(x) = 1 \) + \item + \( F(x) \) ist monoton wachsend \textcolor{Orange}{nicht unbedingt \underline{streng} wachsend} + \item + \(F(x)\) ist rechtsseitig stetig \textcolor{Orange}{\(\to\) aus der Def.: \(F(x) = P(X{\color{Red}\le}c) \) } + \end{itemize} + + \bsp $X$: Anzahl an Wappen bei 2maligem Münzwurf. Skizziere die Verteilungsfunktion \(F(x)\) + + \( F(x) = \begin{cases} 0, & x<0 \\ \frac 1 4, & 0\le x < 1 \\ \frac 3 4, & 1 \le x < 2 \\ 1, & 2\le x \end{cases} \) + + \bsp \( F(x) = \begin{cases} a, & x < 0 \\ b*x+0.75, & 0 \le x < 1 \\ c, & x \ge 1 \end{cases} \) + + Für welche \(a,b,c \in \mathbb R\) ist \(R(x)\) eine Verteilungsfunktion? + + \(a = 0, 0\le x \le 2.25, c=1 \) + \end{document}