更新时间:2024-09-24 11:12
设X是一个随机变数取区间(0,∞)上的值,F(x)是它的分布函数,设Xα(α >0)的数学期望M(Xα )存在,a>0,则不等式成立。这叫做切比雪夫定理,或者切比雪夫不等式。
19世纪俄国数学家切比雪夫研究统计规律中,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,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/m2,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。
切比雪夫不等式可以使人们在随机变量X的分布未知的情况下,对事件 概率作出估计。
设随机变量X具有数学期望 ,方差 则对任意正数ε,不等式 或 成立。
注意:应用切比雪夫不等式必须满足E(X)和D(X)存在且有限这一条件。
若对于任意的ε>O,当n很大时,事件“ ”的概率接近于0,则称随机变量序列{Xn}依概率收敛于a。正因为是概率,所以不排除小概率事件“”发生。所以,依概率收敛是不确定现象中关于收敛的一种说法,记为 。
设X1,X2,…,Xn,…是相互独立的随机变量序列,数学期望E(Xi)和方差D(Xi)都存在(i=1,2,…),且D(Xi)
特别地:X1,X2,…,Xn,…是相互独立的随机变量序列,数学期望E(Xi)=μ和方差D(Xi)=σ2(i=1,2,…),则对任意给定的ε>0,有
即
切比雪夫定理的这一推论,使我们关于算术平均值的法则有了理论根据.设测量某一物理量a,在条件不变的情况下重复测量n次,得到的结果X1,X2,…,Xn是不完全相同的,这些测量结果可看作是n个独立随机变量X1,X2,…,Xn的试验数值,并且有同一数学期望a。于是,按大数定理j可知,当n足够大时,下式成立,即
上式表明,n足够大时,把n次测量结果的算术平均值作为a的近似值,所产生的误差是很小的。