diff --git a/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik.tex b/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik.tex index afef487..748c208 100644 --- a/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik.tex +++ b/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik/Wahrscheinlichkeitstheorie_und_Statistik.tex @@ -844,7 +844,7 @@ \( = 1-\left( \binom{5000}{2}*0.01^2*0.99^{4998}+\binom{5000}{1}*0.01*0.99^{4999}+\binom{5000}{0}*0.01^0*0.99^{5000} \right)\) } \end{enumerate} - \subsection{Geometrische Verteilung} + \subsubsection{Geometrische Verteilung} \bsp Wir schießen so lange, bis wir den anderen Treffen.\\ Wahrscheinlichkeit, bei einem Schuss zu treffen, ist 30\%.\\ @@ -929,4 +929,97 @@ für $p=0.5$ ist die Verteilung Symmetrisch + \underline{stetige Verteilung} + + \begin{itemize} + \item + stetige Gleichverteilung auf einem Intervall \([a,b]\)\\ + \\% TODO + \begin{align*} + f(x) &= \begin{cases} \frac{1}{b-a}, & a\le x\le b\\ 0, &\text{sonst} \end{cases}\\ + F(x) &= \begin{cases} + c_1 \textcolor{Orange}{=0}, & x\le a \\ + \frac{1}{b-a} * x + c_2, & a \le x \le b \\ + c_3\textcolor{Orange}{=1} , & x \ge b + \end{cases} + \end{align*} + $F(x)$ muss an der Stelle $a$ stetig sein:\\ + \( 0 = \frac{1}{b-a}*a + c_2 \Rightarrow c_2 = -\frac{a}{b-a} \) + \item Exponentialverteilung\\ + Dichtefunktion \( f(x) = \begin{cases} 0, & x<0 \\ c*e^{-\lambda*x}, & 0 \le x \end{cases} \)\\ + Bestimmen von $c$, so dass die Dichtefunktion passt: + \begin{align*} + \int\limits_{-\infty}^{\infty} f(x) dx &= \underbrace{\int\limits_{-\infty}^{0} 0 dx}_{=0} + \int\limits_{0}^{\infty} f(x) dx\\ + &= \left[-\frac c\lambda * e^{-\lambda*x}\right]_0^\infty = 1\\ + \underbrace{(-\frac{c}{\lambda}*e^{-\lambda*\infty})}_{=0} - ((-\frac{c}{\lambda}*e^{-\lambda*o})) &= 1\\ + \frac{c}{\lambda} &=1 &| *\lambda\\ + c &= \lambda\\ + \Rightarrow f(x) &= \begin{cases} 0, & x < 0\\ \lambda*e^{-\lambda*x}, & 0\le x \end{cases}\\ + F(x) &= \begin{cases} 0, &x<0 \\ -e^{-\lambda*x} + c_2, & 0 \le x \end{cases}\\ + \Rightarrow F(x) &= \begin{cases} 0, &x<0 \\ -e^{-\lambda*x} + 1, & 0 \le x \end{cases} + \end{align*} + \end{itemize} + + Anwendung: auf Wartezeiten-/Warteschlangenproblem\\ + \(\to\) kurze Wartezeit mit hoher Wahrscheinlichkeit\\ + \(\to\) größeres \(\lambda\): kürzere Wartezeiten mit höherer Wahrscheinlichkeit. + + \underline{(Gaußsche Normalverteilung)} + + Anwendung: wenn es einen Sollwert gibt und durch Zufallseffekte (Toleranzen, Messungenauigkeit, natürliche Abweichungen, …) Abweichungen nach oben und unten auftreten. + + \begin{mydef} + Die Dichtefunktion der Normalverteilung mit Parametern \(\mu\) und \(\sigma\) (\(N(\mu,\sigma)\)-Verteilung) ist + \begin{align*} + f(x) &= \frac{1}{\sqrt{2\pi} * \sigma} * e^{-\frac12 * \left(\frac{x-\mu}{\sigma} \right)^2 } + \end{align*} + \end{mydef} + + \( \Rightarrow f(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}*\sigma} * \underbrace{e ^{-\frac12 * 0^2}}_{=0} = \frac{1}{\sqrt{2\pi}*\sigma} \) + + Veränderung von \(\mu \to\) Verschiebung in $x$ Richtung\\ + Veränderung von \(\sigma \to\) Stauchung/Dehnung in der Breite/Höhe + + speziell: Standardnormalverteilung: \(N(0,1): f(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}} * e^{-\frac12 x^2} \)\\ + Problem: Verteilungsfunktion \(F(x)\) lässt sich nicht angeben/berechnen \(\to\) nur Tabellenwerte für die Standartnormalverteilung + + \subsubsection{Erwartungswert und Varianz stetiger Verteilung} + + \underline{diskret}:\\ + \begin{align*} + \mu &= \sum\limits_i x_i*p_i\\ + \sigma^2 &= \sum\limits_i x_i^2 * p_i - \mu^2 + \end{align*} + \underline{stetig}:\\ + \begin{align*} + \mu &= \int\limits_{-\infty}^{\infty} x*f(x) dx\\ + \sigma^2 &= \int\limits_{-\infty}^{\infty} x^2 * f(x) dx - \mu^2 + \end{align*} + + \bsp \(f(x) = \begin{cases} 0, & x<0 \\ x, &0\le x <1 \\ a * x^2, & 1\le x\le 2 \\ 0, & x>2 \end{cases} \)\\ + Bestimme $a$ so, dass $f(x)$ eine Dichtefunktion ist und bestimme dann \(\mu\). + + \begin{align*} + \text{Bestimmung von }a:\\ + 1 &= \int\limits_{-\infty}^\infty f(x) dx\\ + &= \int\limits_0^1 x dx + \int\limits_1^2 a*x^2 dx\\ + &= \left[ \frac12 x^2 \right]_0^1 + \left[ a * \frac13 x^3 \right]_1^2\\ + &= \frac12*1^2 - \frac12 *0^2+a*\frac13*8-a*\frac13*1\\ + &= \frac12 + \frac73a = 1\\ + \Rightarrow \frac73a &= \frac12\\ + \Rightarrow a &= \frac{3}{14}\\[1cm] + % + \Rightarrow f(x) &= \begin{cases} + 0,&x<0\\ + x,&0\le x<1\\ + \frac{3}{14}x^2,&1\le x<2\\ + 0,&x>2 + \end{cases}\\ + \mu &= \int\limits_{-\infty}^{\infty} x*f(x) dx\\ + &= \int\limits_0^1 x*x dx + \int\limits_1^2 x * \frac{3}{14} x^2 dx\\ + &= \left[ \frac13*x^3 \right]_0^1 + \left[ \frac{3}{56} x^4 \right]_1^2\\ + &= \frac13 * 1 - \frac13 * 0 + \frac{3}{56} * 2^4 - \frac{3}{56} * 1\\ + &= \frac13 -0 + \frac{48}{56}-\frac{3}{56} = \frac{191}{168} + \end{align*} + \end{document}