Valószínűségszámítás

Hasonló dokumentumok
Valószínűségszámítás és statisztika

egyenletesen, és c olyan színű golyót teszünk az urnába, amilyen színűt húztunk. Bizonyítsuk

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Valószín ségszámítás. Survey statisztika mesterszak és földtudomány alapszak Backhausz Ágnes 2018/2019.

e (t µ) 2 f (t) = 1 F (t) = 1 Normális eloszlás negyedik centrális momentuma:

Idősorok elemzése [leíró statisztikai eszközök] I

Gazdasági matematika II. Tantárgyi útmutató

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

Valószínűségszámítás összefoglaló

Készítette: Fegyverneki Sándor

Valószín ségszámítás és statisztika

Valószínűségi változók. Várható érték és szórás

Matematika A3 Valószínűségszámítás, 6. gyakorlat 2013/14. tavaszi félév

A valószínűségszámítás elemei

TANTÁRGYI PROGRAM Matematikai alapok II. útmutató

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása A csoport

Valószín ségszámítás és statisztika

TANTÁRGYI PROGRAM Matematikai alapok 2. útmutató

Abszolút folytonos valószín ségi változó (4. el adás)

x, x R, x rögzített esetén esemény. : ( ) x Valószínűségi Változó: Feltételes valószínűség: Teljes valószínűség Tétele: Bayes Tétel:

4. Az A és B események egymást kizáró eseményeknek vagy idegen (diszjunkt)eseményeknek nevezzük, ha AB=O

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

Megoldások. ξ jelölje az első meghibásodásig eltelt időt. Akkor ξ N(6, 4; 2, 3) normális eloszlású P (ξ

2. A ξ valószín ségi változó eloszlásfüggvénye a következ : x 4 81 F (x) = x 4 ha 3 < x 0 különben

1. Hányféle sorrendben vonulhat ki a pályára egy focimeccsen a tizenegy kezdő játékos?

Mi az adat? Az adat elemi ismeret. Az adatokból információkat

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

36 0,3. Mo.: 36 0,19. Mo.: 36 0,14. Mo.: 32 = 0, = 0, = 0, Mo.: 32 = 0,25

Gyakorló feladatok. Az alábbi feladatokon kívül a félév szemináriumi anyagát is nézzék át. Jó munkát! Gaál László

A valószínűségszámítás elemei

Matematikai statisztika c. tárgy oktatásának célja és tematikája

Backhausz Ágnes 1. Bevezetés A valószínűség elemi tulajdonságai... 5

Nagy számok törvényei Statisztikai mintavétel Várható érték becslése. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

Eseményalgebra. Esemény: minden amirl a kísérlet elvégzése során eldönthet egyértelmen hogy a kísérlet során bekövetkezett-e vagy sem.

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Bevezetés. 1. előadás, február 11. Módszerek. Tematika

3. Egy szabályos dobókockával háromszor dobunk egymás után. Legyen A az az esemény, hogy

Sztochasztikus folyamatok alapfogalmak

VALÓSZÍNŰSÉG, STATISZTIKA TANÍTÁSA

a megoldásra ajánlott feladatokat jelöli, a nehezebb feladatokat jelöli

Matematika III. 3. A valószínűségszámítás elemei Prof. Dr. Závoti, József

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása, június 10

Való szí nű sé gi va ltózó, sű rű sé gfű ggvé ny, élószla sfű ggvé ny

Gazdasági matematika II. tanmenet

Véletlen jelenség: okok rendszere hozza létre - nem ismerhetjük mind, ezért sztochasztikus.

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

3. Egy fiókban 10 egyforma pár kesztyű van. Találomra kiveszünk négy darabot.

Gyakorló feladatok valószínűségszámításból végeredményekkel. a megoldásra ajánlott feladatokat jelöli, a nehezebb feladatokat jelöli

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara. Prof. Dr. Závoti József. Matematika III. 3. MA3-3 modul. A valószínűségszámítás elemei

Gyakorló feladatok a 2. dolgozathoz

A Statisztika alapjai

Véletlen szám generálás

Matematikai statisztika I. témakör: Valószínűségszámítási ismétlés

Elméleti összefoglaló a Valószín ségszámítás kurzushoz

Biomatematika 2 Orvosi biometria

Matematika III. 5. Nevezetes valószínűség-eloszlások Prof. Dr. Závoti, József

A következő feladat célja az, hogy egyszerű módon konstruáljunk Poisson folyamatokat.

Matematika A3 Valószínűségszámítás, 5. gyakorlat 2013/14. tavaszi félév

Véletlenszám generátorok és tesztelésük. Tossenberger Tamás

1. A kísérlet naiv fogalma. melyek közül a kísérlet minden végrehajtásakor pontosan egy következik be.

1. Név:... Neptun Kód:... Feladat: Egy összeszerel½o üzemben 3 szalag van. Mindehárom szalagon ugyanazt

Valószínűségszámítás és statisztika a fizikában február 16.

Biometria az orvosi gyakorlatban. Számítógépes döntéstámogatás

1. Példa. A gamma függvény és a Fubini-tétel.

Közlemény. Biostatisztika és informatika alapjai. Alapsokaság és minta

Területi sor Kárpát medence Magyarország Nyugat-Európa

Tartalomjegyzék Szitaformulák Példák a szitaformulára Mintavételezés Bayes-tétel... 17

Leíró és matematikai statisztika el adásnapló Matematika alapszak, matematikai elemz szakirány 2016/2017. tavaszi félév

Valószín ségszámítás gyakorlat Földtudomány BsC

biometria II. foglalkozás előadó: Prof. Dr. Rajkó Róbert Matematikai-statisztikai adatfeldolgozás

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Valószínőségi eloszlások Binomiális eloszlás

Biometria, haladó biostatisztika EA+GY biometub17vm Szerda 8:00-9:00, 9:00-11:00 Déli Tömb 0-804, Lóczy Lajos terem

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat, megoldással,

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Tantárgy kódja Meghirdetés féléve 3 Kreditpont 4 Összóraszám (elm+gyak) 2+2

i p i p 0 p 1 p 2... i p i

MATEMATIKA HETI 5 ÓRA. IDŐPONT: június 8.

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

Statisztikai módszerek a skálafüggetlen hálózatok

Adatok statisztikai értékelésének főbb lehetőségei

1. tétel. Valószínűségszámítás vizsga Frissült: január 19. Valószínűségi mező, véletlen tömegjelenség.

Gyakorló feladatok I.

Matematika III. 4. A valószínűségi változó és jellemzői Prof. Dr. Závoti, József

vásárlót átlag 2 perc alatt intéz el (blokkolás, kártyaleolvasás), de ez az

Bevezetés. Valószínűségszámítás 2 előadás III. alk. matematikus szak. Irodalom. Egyéb info., számonkérés. Cél. Alapfogalmak (ismétlés)

Valószínűségszámítás

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara. Prof. Dr. Závoti József. Matematika III. 4. MA3-4 modul. A valószínűségi változó és jellemzői

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

Matematika B4 II. gyakorlat

Biomatematika 12. Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Kar. Fodor János

4. A negatív binomiális eloszlás

Villamosmérnök A4 11. hét Kétdimenziós normális eloszlás, cht - Megoldások

Gyakorlat. Szokol Patricia. September 24, 2018

Nevezetes diszkre t eloszlá sok

(Independence, dependence, random variables)

Néhány kockadobással kapcsolatos feladat 1 P 6

Statisztikai következtetések Nemlineáris regresszió Feladatok Vége

Hipotéziselmélet - paraméteres próbák. eloszlások. Matematikai statisztika Gazdaságinformatikus MSc szeptember 10. 1/58

Átírás:

Valószínűségszámítás Matematika alapszak, elemző szakirány Programtervező informatikus alapszak, modellező informatikus (A) szakirány Varga László Valószínűségelméleti és Statisztika Tanszék Matematikai Intézet Természettudományi Kar Eötvös Loránd Tudományegyetem Honlap: vargal4.elte.hu E-mail: vargal4@cs.elte.hu Szoba: D 3-309 2016. december 13. Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 1 / 35

Tudnivalók a tantárgyról Kötelező irodalom: az előadásokon elhangzottak definíciók, tételek, bizonyítások, példák, ellenpéldák, feladatok Ajánlott irodalom: Balázs M., Tóth B.: Valószínűségszámítás 1. jegyzet matematikusoknak és fizikusoknak. Elérési helye: http://math.bme.hu/~balazs/vsz1jzetb-t.pdf a kurzus anyagát legjobban lefedő magyar jegyzet Arató M., Prokaj V., Zempléni A.: Bevezetés a valószínűségszámításba és alkalmazásaiba: példákkal, szimulációkkal. Elérési helye: http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/ valszam/zempleni.pdf kidolgozott példák, szimulációk R nyelven S. Ross: A first course in probability. a kurzus anyagát legjobban lefedő angol tankönyv számos feladattal, a függelékben megoldásokkal Rényi Alfréd: Valószínűségszámítás kiváló klasszikus tankönyv mélyebb eredményekkel, az érdeklődőbb hallgatóknak javasolt Feltöltött előadások, BME Valószínűségszámítás kurzus: https://bme.videotorium.hu/en/contributors/2871/ dr-marton-balazs Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 2 / 35

Tudnivalók a tantárgyról Gyakorlat Gyakjegy szükséges ahhoz, hogy vizsgázhass. A gyakjegy feltételeiről majd a gyakorlaton... A folyamatos feladat-, problémamegoldás nagyon fontos, anélkül nem lehet elsajátítani a tananyagot! Vizsga: 2 részes írásbeli beugró: 30 perces, 20 pontból 13-at kell elérni szóbeli: az "A" tételsorból legfeljebb 3-asért, a "B" (nehezebb anyagrészeket tartalmazó) tételsorból 4-es/5-ösért Alapozó valószínűségszámítás az erre épülő tárgyakhoz "Naiv" valószínűségszámítás nem a mértékelméleti ismeretekre építjük fel A tananyag teljes mértékben egymásra épül ha valaki lemarad, utána szinte egy mukkot se fog érteni Tervezett tematika: a honlapomon A matematika a táblán fog megszületni; közérdekű infók, feladatok, érdekességek, szimulációk, egyéb ábrák lesznek kivetítve Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 3 / 35

Tudnivalók a tantárgyról Gyakorlat Gyakjegy szükséges ahhoz, hogy vizsgázhass. A gyakjegy feltételeiről majd a gyakorlaton... A folyamatos feladat-, problémamegoldás nagyon fontos, anélkül nem lehet elsajátítani a tananyagot! Vizsga: 2 részes írásbeli beugró: 30 perces, 20 pontból 13-at kell elérni szóbeli: az "A" tételsorból legfeljebb 3-asért, a "B" (nehezebb anyagrészeket tartalmazó) tételsorból 4-es/5-ösért Alapozó valószínűségszámítás az erre épülő tárgyakhoz "Naiv" valószínűségszámítás nem a mértékelméleti ismeretekre építjük fel A tananyag teljes mértékben egymásra épül ha valaki lemarad, utána szinte egy mukkot se fog érteni Tervezett tematika: a honlapomon A matematika a táblán fog megszületni; közérdekű infók, feladatok, érdekességek, szimulációk, egyéb ábrák lesznek kivetítve Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 3 / 35

Miért tanuljunk valószínűségszámítást? Kiváló karrierlehetőségek itthon és külföldön egyaránt: data scientist (big data analyst), biztosítási matematikus (aktuárius), pénzügyi matematikus, statisztikus A legjobb munkakörök között vannak az amerikai álláslistákon: http://www.careercast.com/jobs-rated/ jobs-rated-report-2015-ranking-top-200-jobs http://money.usnews.com/careers/best-jobs/ rankings/best-business-jobs http://www.businessinsider.com/ highest-paying-jobs-for-math-geeks-2014-11 Elég "nehéz" terület ahhoz, hogy ne unj bele egyhamar. :-) Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 4 / 35

Szimulációkhoz használt szoftver/programnyelv: R Statisztikai modellezésre, adatok elemzésére kiválóan alkalmas programnyelv Nyílt forráskódú, ma már alig van probléma, feladat, aminek a megoldására ne lenne valamilyen package akár több is Népszerűsége 2016 augusztusában az összes programozási nyelv mezőnyében: 9. hely PYPL index 17. hely TIOBE index Jelenleg a legelterjedtebb matematikai célú programnyelv Legkésőbb következő félévben, statisztikából mindenki használni fogja Letöltési helye: https://cran.r-project.org/ Szövegszerkesztésre ajánlott szoftver: RStudio letöltési helye: https: //www.rstudio.com/products/rstudio/download3/ Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 5 / 35

A valószínűségszámítás Matematikai tudomány Kezdete: 1654, De Méré lovag kockajáték 100 évvel később Pascal oldja meg Axiomatikus felépítés: 1933, A. N. Kolmogorov A 20. században számos új terület fejlődött belőle: matematikai statisztika információelmélet (Shannon) sztochasztikus analízis (pénzügyi matematika) véletlen gráfok elmélete (Erdős-Rényi modell, Barabási-Albert modell) Magyar vonatkozások: Jordán Károly, Pólya György, Rényi Alfréd, Erdős Pál Természeti jelenségek, kísérletek: determinisztikus bizonyos feltételek rögzítése esetén a kimenet egyértelműen meghatározott sztochasztikus a kimenetek bekövetkezése bizonytalan, véletlen A valószínűségszámítás tárgya: véletlen kísérletek Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 6 / 35

A valószínűségszámítás Matematikai tudomány Kezdete: 1654, De Méré lovag kockajáték 100 évvel később Pascal oldja meg Axiomatikus felépítés: 1933, A. N. Kolmogorov A 20. században számos új terület fejlődött belőle: matematikai statisztika információelmélet (Shannon) sztochasztikus analízis (pénzügyi matematika) véletlen gráfok elmélete (Erdős-Rényi modell, Barabási-Albert modell) Magyar vonatkozások: Jordán Károly, Pólya György, Rényi Alfréd, Erdős Pál Természeti jelenségek, kísérletek: determinisztikus bizonyos feltételek rögzítése esetén a kimenet egyértelműen meghatározott sztochasztikus a kimenetek bekövetkezése bizonytalan, véletlen A valószínűségszámítás tárgya: véletlen kísérletek Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 6 / 35

Feladatok E1.) [Középszintű matematika érettségi, 2015.] Két különböző színű szabályos dobókockával egyszerre dobunk. Adja meg annak a valószínűségét, hogy a dobott számok szorzata prímszám lesz! Egy "remek" megoldás élő adásban: Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 7 / 35

Feladatok E2.) Egy olyan kockát dobunk fel, amelyen az 1-est átírtuk 6-osra. a.) Mik lesznek a kísérletet leíró eseménytér pontjai? b.) Határozzuk meg az elemi események valószínűségét! c.) Mennyi a valószínűsége, hogy páros számot dobunk? d.) 100-szor feldobtuk a kockát, a kapott eredmények: Dobott számok 2 3 4 5 6 Összesen Gyakoriságok 18 17 19 15 31 100 Határozd meg annak a relatív gyakoriságát, hogy páros számot dobtunk! e.) Szimulációval becsüljük meg annak a valószínűségét, hogy páros számot kaptunk! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 8 / 35

Andrej N. Kolmogorov (1903 1987) Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 9 / 35

Feladatok E3.) Névjegy probléma. Tegyük fel, hogy n ember véletlenszerűen összekeveri a névjegyét (esernyőjét)! Számoljuk ki annak a valószínűségét, hogy a.) senki sem a sajátját kapja; b.) pontosan r ember kapja a sajátját! Hova tartanak ezek a valószínűségek n esetén? Jordán Károly (1871 1959) E4.) Véletlenszerűen kiválasztunk egy pontot a [0; 2] 2 négyzetben. Mi a valószínűsége, hogy a pont koordinátáinak összege a.) 1; b.) kisebb 1-nél? Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 10 / 35

Feladatok E5.) Péter egy piros és egy kék színű, szabályos kockát dob fel egyszerre. Elárulta, hogy a dobott számok összege 8. Mi az esélye, hogy mindkét megdobott számok szorzata 12? E6.) Egy üzemben a készterméket 3 gyártósoron állítják elő. A 2. gyártósorról jön le a napi termelt mennyiség fele, az elsőről a harmada. Az egyes gyártósorok különböző mennyiségű selejtet állítanak elő: az elsőn a késztermékek 5%-a hibás, a 2.-on a 3%-a, a harmadikon pedig a 2%-a. Az igazgató körülnéz a késztermékraktárban, és épp egy selejtes termékben botlik meg. Mi a valószínűsége, hogy ezt az 1. gyártósoron állították elő? Thomas Bayes (1702 1761) Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 11 / 35

Feladatok E7.) Mutass példát olyan (Ω, A, P) valószínűségi mezőre és ezekben olyan A, B, C eseményekre, amelyekre a.) A, B és C páronként függetlenek, azonban nem teljesen függetlenek; b.) P(A B C) = P(A) P(B) P(C) teljesül, azonban az A, B, C események nem teljesen függetlenek! E8.) Legyen Ω = {ω 1, ω 2, ω 3 } eseménytér, A = {, Ω, {ω 1 }, {ω 2, ω 3 }}. Az alábbi függvények valószínűségi változók (Ω, A)-n? a.) X({ω i }) = i + 1 ahol i = 1, 2, 3; b.) X({ω 1 }) = 2, X({ω 2 }) = X({ω 3 }) = 1; c.) X({ω i }) = (i 2) 2 ahol i = 1, 2, 3. Amennyiben valamelyik nem valószínűségi változó, határozd meg azt a legszűkebb F σ-algebrát, hogy (Ω, F)-en már val. változó legyen! E9.) Adjunk példát olyan X éx Y valószínűségi változókra, amelyekre X d = Y, de X Y! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 12 / 35

Feladatok Pólya György (1887 1985) E10.) Pólya-féle urnamodell. Egy urnában M piros és N M fehér golyó van. Ezenkívül tömérdek fehér és piros golyó áll rendelkezésünkre. Az urnából találomra kiveszünk egy golyót, majd visszateszünk a kivett színűvel azonos színű és a kihúzottal együtt összesen R + 1 golyót (R 1). Ezután az urnából ismét húzunk egy golyót és a fenti eljárást folytatjuk. Legyen X: n húzás során hányszor húztunk piros színű golyót. Határozzuk meg X eloszlását! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 13 / 35

Feladatok Jacob Bernoulli (1654 1705) E11.) Bernoulli-féle kísérletsorozat: egymástól függetlenül végtelen sokszor végrehajtunk egy kísérletet, ami minden alkalommal p valószínűséggel lehet sikeres (0 p 1). Határozzuk meg X eloszlását, amennyiben X a.) az első n kísérletben a sikeres kísérletek száma; b.) az első sikeres kísérlet száma; c.) az n-edik sikeres kísérlet száma. Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 14 / 35

Poisson-eloszlás Előfordulása: "ritka" események bekövetkezésének száma egy "nagy" sokaságban Gyakorlati példák: első alkalmazás: 1898 lórúgás miatt meghalt katonák száma a porosz hadseregben (1 év alatt, 1 hadtestben) egy merevlemezen 3 év alatt keletkező hibás szektorok száma téves kapcsolások száma egy telefonközpontban (adott idő alatt) a 2. világháború alatt London egyes területeit ért bombatalálatok száma 1 év során a Föld felszínét elérő, 1 méternél nagyobb átmérőjű meteorok száma Siméon Denis Poisson (1781 1840) Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 15 / 35

Feladatok E12.) Vezessük le az alábbi nevezetes diszkrét eloszlások várható értékét és szórásnégyzetét: Jelölése Eloszlása EX D 2 X P(I a.) I A = 1) = P(A) A P(A) P(A)(1 P(A)) P(I A = 0) = 1 P(A) P(X = 1) = p a.) Ind(p) p p(1 p) P(X = 0) = 1 p P(X =k)= ( ) n b.) Bin(n, p) k p k (1 p) n k np np(1 p) k = 0, 1,..., n c.) HipGeo(N, M, n) d.) e.) Geo(p) Poi(λ) P(X = k) = (M k )( N M ( N n) k = 0, 1,..., min(n, M) P(X = k) = p(1 p) k 1 k = 1, 2,... n k ) P(X = k) = λk k! e λ aa k =0,1,... n M N n M ( ) N 1 M N n N N 1 1 p λ 1 p p 2 λ Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 16 / 35

Feladatok E13.) Három befektetési lehetőség közül választhatunk: bankszámla, fix éves 3, 3%-os kamattal; egy 5 éve futó befektetési alap, ami a korábbi tapasztalatok alapján 50% eséllyel 2%-os hozamot, vagy 50% eséllyel 6%-os éves hozamot nyújt; egy részvény, a több éves tőzsdei adatok alapján azt látjuk, hogy 50% eséllyel 1%-ot veszít értékéből, vagy 50% eséllyel 11%-ot nő a részvény értéke egy év alatt. Melyik befektetést tartod a legjobbnak? Várható érték 4 2 0 2 4 Hozam magas részvény befektetési alap államkötvény alacsony bankbetét alacsony magas Szórás Kockázat Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 17 / 35

Feladatok E13.) Három befektetési lehetőség közül választhatunk: bankszámla, fix éves 3, 3%-os kamattal; egy 5 éve futó befektetési alap, ami a korábbi tapasztalatok alapján 50% eséllyel 2%-os hozamot, vagy 50% eséllyel 6%-os éves hozamot nyújt; egy részvény, a több éves tőzsdei adatok alapján azt látjuk, hogy 50% eséllyel 1%-ot veszít értékéből, vagy 50% eséllyel 11%-ot nő a részvény értéke egy év alatt. Melyik befektetést tartod a legjobbnak? Várható érték 4 2 0 2 4 Hozam magas részvény befektetési alap államkötvény alacsony bankbetét alacsony magas Szórás Kockázat Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 17 / 35

Feladatok E14.) Határozzuk meg és ábrázoljuk az X diszkrét valószínűségi változó eloszlásfüggvényét! E15.) Vezessük le az alábbi nevezetes abszolút folytonos eloszlások várható értékét és szórásnégyzetét! Az egyenletesnél és az exponenciálisnál számítsuk ki az eloszlásfüggvényt is! Jelölése Sűrűségfüggvény EX D 2 X a.) E(a, b) c.) Exp(λ) { 1 b a ha a < x < b 0 különben a+b 2 (b a) 2 12 b.) N(0, 1 2 ) 1 e x2 2 { 2π x R 0 1 λe λx ha x > 0 0 különben E16.) Legyen X N(2, 3 2 ), Y = I(X > 5). Határozd meg Y várható értékét! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 18 / 35 1 λ 1 λ 2

Carl Friedrich Gauß (1777 1855) Gauss-eloszlás (normális eloszlás) legkisebb négyzetek módszere aa kongruencia 15 10 (mod 5) Gauss-egészek: Z[i] = {a + bi : a, b Z} szabályos 17-szög szerkesztése kvadratikus reciprocitás tétele Gauss-elimináció fast Fourier transform (FFT) Gauss vs Bolyai Farkas: nem-euklidészi geometria Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 19 / 35

A normális eloszlás sűrűségfüggvénye f (x) = 1 2πσ e (x µ)2 2σ 2 Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 20 / 35

Abszolút folytonos eloszlások a gyakorlatban A normális eloszlás előfordulása: mérési hibák loghozamok (tőzsdeindexek, részvény-, valutaárfolyamok) hőmérséklet testmagasság vérnyomás standardizált tesztpontszámok (pl. IQ-teszt) kvantum harmonikus oszcillátor alapállapoti energiája Az exponenciális eloszlás előfordulása: várakozási idő a következő villamosra/buszra DNS-láncban két mutáció közti távolság napi csapadékadatok maximuma (extrém érték) fizetések egy vállalatnál gázmolekulák mérete gravitációs térben Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 21 / 35

További abszolút folytonos eloszlások Eloszlás neve Jelölése Eloszlásfüggvény Sűrűségfüggvény EX D 2 X Cauchy Cauchy(a, b) a R, b > 0 Pareto Pareto(α, β) a, b > 0 ( ) 1 π arctg x a + b 2 1 { ( ) 1 β α x ha x β 0 ha x < β [ 1 ( πb 1+ x a b ( ) α β α+1 β ha x β x 0 ha x < β ) 2 ] x R αβ α 1 β 2 α (α 1) 2 (α 2) A Pareto-eloszlásnak akkor van véges várható értéke a képletnek megfelelően, ha α > 1, szórásnégyzete pedig akkor, ha α > 2. Gamma Γ(α, λ) α, λ > 0 Jelölése Sűrűségfüggvény EX D 2 X χ 2 k k N 1 2 k/2 Γ(k/2) xk/2 1 e x/2 x R k 2k { 1 Γ(α) λα e λx x α 1 ha x 0 α α 0 ha x < 0 λ λ 2 Béta Beta(α, β) α, β > 0 Eloszlás neve Khínégyzet Lognormális LN(m, σ 2 ) m R, σ > 0 Student t ν ν > 0 Fisher F d1,d 2 d 1, d 2 > 0 { Γ(α+β) Γ(α)Γ(β) xα 1 (1 x) β 1 x [0, 1] 0 különben (log x m) 2 1 x 2πσ e 2σ 2 ha x 0 0 hax < 0 ( ) Γ ν+1 ( 2 ( ) πνγ ν2 1 + x2 ν ) d1 +d Γ( 2 ( 2 d1 ) d 1 ( ) ( ) 2 d12 d22 d Γ Γ 2 α α+β e m+σ2 /2 ) ν+1 2 0 (ha ν > 1) d 12 1 ( x 1+ d ) d 1 +d 2 1 x 2 d 2 d 2 d 2 2 (ha d 2 > 2) αβ (α+β) 2 (α+β+1) (e σ2 1 )e 2m+σ 2 ν ν 2 (ha ν > 2) 2d 2 2 (d 1 +d 2 2) d 1 (d 2 2) 2 (d 2 4) (ha d 2 > 2) Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 22 / 35

Feladatok E17.) Adjunk meg olyan (X, Y ) diszkrét valószínűségi vektorváltozót, amire a peremeloszlások egyenletesek, azonban az együttes eloszlás nem egyenletes! E18.) Polinomiális eloszlás. Egymástól függetlenül n-szer végrehajtunk egy kísérletet, aminek r (1 r Z) különböző kimenetele lehet. Jelölje p i az i-edik kimenet r valószínűségét, i = 1, 2,..., n, p i = 1. i=1 Legyen X i : hányszor adódott az i-edik kimenetel. a.) Határozd meg az X = (X 1,..., X r ) valószínűségi vektorváltozó eloszlását! b.) Határozd meg a peremeloszlásokat! c.) Számítsuk ki a koordináták közti lineáris korrelációs együtthatót, azaz az R(X i, X j ) mennyiséget 1 i j n esetén! d.) Adjuk meg X kovarianciamátrixát! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 23 / 35

Feladatok E19.) Legyen { (X, Y ) együttes sűrűségfüggvénye (c valós paraméter) cy ha 0 < x < 2 és 0 < y < 1 f (x, y) = 0 egyébként a.) Független X és Y? b.) Számítsuk ki a c értékét, a peremsűrűségfüggvényeket, valamint a P ( X < 3 2, Y > 1 2) valószínűséget! E20.) Névjegy probléma újratöltve. Tegyük fel, hogy n ember véletlenszerűen összekeveri a névjegyét (esernyőjét)! Legyen X: hány ember kapja a saját névjegyét. a.) Határozd meg X várható értékét! b.) Határozd meg X szórását! E21.) Adjunk meg olyan X és Y valószínűségi változókat, amik korrelálatlanok, de nem függetlenek! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 24 / 35

Feladatok E22.) Dobjunk egy érmével annyiszor, amennyit egy szabályos kockával dobtunk. Jelölje X a fejek számát. Adjuk meg X várható értékét! E23.) Egy biztosító 1000 lakásbiztosításos ügyféllel rendelkezik. Egy év alatt egy biztosított lakásában a káresemények száma Poisson-eloszlású 0,1 paraméterrel. Az okozott kár nagysága (e Ft) 1/100 paraméterű exponenciális eloszlást követ. Várhatóan mennyi lesz a biztosító kiadása 1 év alatt? E24.) Határozzuk meg az alábbi eloszlások momentumgeneráló függvényét: a.) Bin(n, p); b.) Exp(λ); c.) N(m, σ 2 ). E25.) Határozzuk meg két független, a (0; 2) intervallumon egyenletes eloszlású valószínűségi változó konvolúcióját! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 25 / 35

A. A. Markov (1856 1922) P. Csebisev (1821 1894) E26.) Egy szabályos pénzérmét n = 60 alkalommal feldobunk. Legyen X a fejek száma. Becsüljük felülről a P(X 50) valószínűséget a.) Markov-egyenlőtlenséggel, g(x) = x esetén; b.) Csebisev-egyenlőtlenséggel; c.) Markov-egyenlőtlenséggel, g(x)=e tx esetén, majd határozzuk meg azt a t értéket, amire a felső becslés a legélesebb! Hasonlítsuk össze ezeket a becsléseket a valódi valószínűséggel! Becsüljük felülről általánosan, n érmedobás esetén a P(X K ) valószínűséget, ha K > n 2! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 26 / 35

Feladatok E27.) Nagyon sokszor dobálva egy szabályos kockával, hova tart (és milyen értelemben) a dobások átlagos értéke? E28.) Legalább hány embert kell megkérdezni egy közvélemény-kutatásnál, ha egy p = 10%-os párt támogatottságát legalább 1 α = 95%-os valószínűséggel ε = 0, 01-nél kisebb hibával szeretnénk megbecsülni? a.) Számoljunk a Csebisevegyenlőtlenséggel! b.) Számoljunk a centrális határeloszlás-tétellel! c.) Szimulációval nézzük meg, hogy hány embert kell megkérdezni különböző támogatottságú pártok esetén! Megkérdezendo emberek száma 0 10000 30000 50000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Párt támogatottsága Csebisev CHT Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 27 / 35

Véletlen bolyongás Tükrözési elv: Legyen A és B az x tengely azonos oldalán levő két pont. Jelölje A az A tükörképét az x tengelyre. Ekkor az A-ból B-be vezető azon utak száma, amelyeknek az x tengellyel van közös pontjuk, megegyezik az A -ből B-be vezető utak számával. Tömören: #(utak: A B; érintik vagy metszik az x tengelyt) = #(utak: A B) y A B x A Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 28 / 35

Szimmetrikus bolyongás E29.) Ballot-lemma (Bertrand). Tegyük fel, hogy egy választáson két jelöltre lehetett szavazni: Márton Móricra és Nagy Nimródra. A választáson összesen n szavazópolgár vett részt, amit Márton Móric nyert meg, m szavazatnyi előnnyel. Mutassuk meg, ekkor annak a valószínűsége, hogy a szavazatszámlálás során (egyenként számlálták meg a szavazatokat) végig ő vezetett: m n. Egy "rossz" út: Márton Móric előnye (n; m) (1; 1) (1; 1) Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 29 / 35

Szimmetrikus bolyongás E30.) Tönkremenési probléma. Adél és Bea egymás ellen játszanak, Adélnak a egységnyi pénze van, Beának b (a és b egész számok) egységnyi. Minden fordulóban feldobnak egy szabályos érmét, Adél nyer, ha fej, és Bea, ha írás adódik. Az a játékos nyer, aki megszerzi a másik összes pénzét. Határozd meg annak a valószínűségét, hogy Bea tönkremegy (azaz Adél nyer)! Mihez tart a tönkremenés valószínűsége rögzített b esetén, ha a? E31.) A szimmetrikus bolyongás visszatérő. a.) Mutassuk meg, hogy a szimmetrikus bolyongás 1 valószínűséggel visszatér a 0-ba! b.) Mutassuk meg, hogy a szimmetrikus bolyongás várhatóan végtelen sok lépésben tér vissza a 0-ba! Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 30 / 35

Véletlen bolyongás A véletlen bolyongás alkalmazási területei: információ, vírusok stb. terjedése komplex hálózatokban (internet, neuronhálók, kapcsolati hálók, stb.); a WWW méretének becslése; Pagerank algoritmus; Twitter kit javasol követni; képszegmentáció (random walker algoritmus); molekulák által bejárt út folyadékokban/gázokban; szerencsejátékok modellezése; a Brown-mozgás közelítése; "random walk hypothesis" a részvénypiaci árak véletlen bolyongás szerint alakulnak (vitatott); ideális lánc leírása polimerfizikában; genetikai sodródás statisztikai tulajdonságainak vizsgálata; Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 31 / 35

A vizsga Gyakorlati jegy megléte szükséges. Nem elvárás az ünnepi öltözet. Nyugodtan gyertek kényelmes, hétköznapi utcai ruhában. Készülés nélkül ne gyere el vizsgázni! A 2-eshez a teljes anyagból kell minimális ismeretekkel rendelkezni. Ha megtanulod 5-ösre az első 7 előadás anyagát, a többiből pedig nem tudsz semmit, akkor P(megbuksz a beugrón) = 1. Használható egy vizsgasegédletet, amiből mindenki kapni fog egyet a beugrón és a szóbelin is. Ez tartalmazza a nevezetes eloszlások fontosabb képleteit, illetve a normális eloszlás táblázatát. Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 32 / 35

A vizsga menete Írásbeli beugró: 30 perces, 20 pontból 13-at kell elérni Alapvető keresztkérdések, definíciók, tételek, állítások, példamegoldás, amik a 2-es szinthez elvártak. Egy próbabeugró: http://vargal4.elte.hu/probabeugro.pdf Szóbeli: Húzol egy "A" tételt és aki szeretne, húz egy "B" tételt. A "B" tételből újat kell húznod, ha az erős átfedést mutat az "A" tétellel. Az "A" tétel ismertetésével legfeljebb 3-ast, a "B" tétel ismertetésével 4-est/5-öst szerezhetsz. "B" tétel ismertetésére akkor kerülhet sor, ha az "A" tétel alapján legalább 3-ast kapnál. 2-es érdemjegy esetén a vizsgának vége. "B" tételt azután is húzhatsz, ha az "A" tételből 3-ast kaptál, ekkor visszaülhetsz felkészülni. Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 33 / 35

A vizsga szóbeli része (folytatás) Egy szóbeli időtartama tipikusan 15 perc ("A" tétel), illetve 25 perc ("A"+"B" tétel). Ha valaki nagyon meggyőző az "A" tétel ismertetése során, nem kérdezek végig minden részletet, hanem gyorsan áttérünk a "B" tételére. A szóbeli fő célja a tárgyi tudás felmérése mellett, hogy kiderüljön, mennyire értetted meg a tananyagot, átlátod-e az összefüggéseket. Minden "A" tételt két témából ollóztam össze. A vizsga elégtelen, ha az egyik témához abszolút nem tudsz hozzászólni. A vizsga szóbeli része azonnal elégtelennel zárul, ha alapvető hiányosságokra derül fény. Például nem tudsz alapvető definíciókat: valószínűségi változó, eloszlásfüggvény összekevered a korrelálatlanságot a függetlenséggel nem tudod kimondani a nagy számok egyik törvényét se nem tudod kimondani a centrális határeloszlás-tételt kérek tőled egy példát diszkrét eloszlásra, és a normális eloszlást mondod nem tudsz várható értéket/szórást számolni Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 34 / 35

Konzultációs és vizsgaidőpontok Nap Időpont Hely konzultáció dec. 20.,kedd 14:00 D 3-309 1. vizsga dec. 21., szerda beugró 10:00 D 0-803 szóbeli 13:30 D 3-306 konzultáció jan. 3., kedd 10:00 D 3-309 2. vizsga jan. 4., szerda beugró 10:00 D 0-822 szóbeli 11:00 D 3-316 konzultáció jan. 10., kedd 10:00 D 3-309 3. vizsga jan. 11., szerda beugró 10:00 D 0-822 szóbeli 11:00 D 3-316 konzultáció jan. 24., kedd 10:00 D 3-309 4. vizsga jan. 25., szerda beugró 10:00 D 0-822 szóbeli 11:00 D 3-316 konzultáció jan. 31., kedd 10:00 D 3-309 5. vizsga (UV) febr. 1., szerda beugró 10:00 D 0-822 szóbeli 11:00 D 3-316 Varga László (ELTE) Valószínűségszámítás 2016. december 13. 35 / 35