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切比雪夫不等式的推导证明方法

时间:2021-11-24 10:34:23 证明大全 我要投稿
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切比雪夫不等式的推导证明方法

  切比雪夫不等式是一个有名的公式,关于这个公式的证明方法是怎样的呢?下面就是百分网小编给大家整理的切比雪夫不等式证明内容,希望大家喜欢。

切比雪夫不等式的推导证明方法

  切比雪夫不等式证明方法一

  试利用切比雪夫不等式证明:能以大小0.97的概率断言,将一枚均匀硬币连续抛1000次,其出现正面的次数在400到600之间。

  分析:将一枚均匀硬币连续抛1000次可看成是1000重贝努利试验,因此

  1000次试验中出现正面H的次数服从二项分布.

  解:设X表示1000次试验中出现正面H的次数,则X是一个随机变量,且

  ~XB(1000,1/2).因此

  500

  2

  1

  1000=×==npEX,

  250)

  2

  答题完毕,祝你开心!

  1

  1(

  2

  1

  1000)1(= ××= =pnpDX,

  而所求的概率为

  }500600500400{}600400{ << =< }100100{< < =EXXP

  }100{< =EXXP

  975.0

  100

  1

  2

  = ≥

  DX

  切比雪夫不等式证明方法二

  切比雪夫(Chebyshev)不等式

  对于任一随机变量X ,若EX与DX均存在,则对任意ε>0,

  恒有P{|X-EX|>=ε}<=DX/ε^2 或P{|X-EX|<ε}>=1-DX/ε^2

  切比雪夫不等式说明,DX越小,则 P{|X-EX|>=ε}

  越小,P{|X-EX|<ε}越大, 也就是说,随机变量X取值基本上集中在EX附近,这进一步说明了方差的意义。

  同时当EX和DX已知时,切比雪夫不等式给出了概率P{|X-EX|>=ε}的一个上界,该上界并不涉及随机变量X的具体概率分布,而只与其方差DX和ε有关,因此,切比雪夫不等式在理论和实际中都有相当广泛的应用。需要指出的是,虽然切比雪夫不等式应用广泛,但在一个具体问题中,由它给出的概率上界通常比较保守。

  切比雪夫不等式是指在任何数据集中,与平均数超过K倍标准差的数据占的比例至多是1/K^2。

  在概率论中,切比雪夫不等式显示了随机变数的「几乎所有」值都会「接近」平均。这个不等式以数量化这方式来描述,究竟「几乎所有」是多少,「接近」又有多接近:

  与平均相差2个标准差的值,数目不多于1/4

  与平均相差3个标准差的值,数目不多于1/9

  与平均相差4个标准差的值,数目不多于1/16

  切比雪夫定理介绍

  由切比雪夫提出,描述如下:

  设随机变量X的.数学期望和方差都存在,则对任意常数 ε>0,有P( | X - E(X) | ≥ ε ) ≤ D(X) / ε² ,或P( | X - E(X) | < ε ) ≥ 1 - D(X) / ε²。

  在初等数论中,若a1≤a2≤……≤an,b1≤b2≤……≤bn,则a1bn+a2b(n-1)+……+anb1≤(a1+……+an)(b1+……+bn)/n≤a1b1+a2b2+……+anbn 。

  19世纪俄国数学家切比雪夫[3] 研究统计规律中,论证并用标准差表达了一个不等式,这个不等式具有普遍的意义,被称作切比雪夫定理 chebyshev's theorem 其大意是 :

  任意一个数据集中,位于其平均数m个标准差范围内的比例(或部分)总是至少为1-1/㎡,其中m为大于1的任意正数。对于m=2,m=3和m=5有如下结果:

  所有数据中,至少有3/4(或75%)的数据位于平均数2个标准差范围内。

  所有数据中,至少有8/9(或88.9%)的数据位于平均数3个标准差范围内。

  所有数据中,至少有24/25(或96%)的数据位于平均数5个标准差范围内 。

  其计算公式通常表示为:

  μ为X的均值,sigma为X的标准差。


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