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什么是切比雪夫不等式?切比雪夫不等式的推导证明方法总结

作者: 2023-01-08 17:27 来源:南宁编辑
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切比雪夫不等式的提出早在19世纪,俄国数学家切比雪夫在研究运算规律中,通过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。下文中主要介绍的什么是切比雪夫不等式,切比雪夫不等式的推导证明方法,一起来了解吧。

一、什么是切比雪夫不等式

切比雪夫不等式的定义是: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。这就是著名的切比雪夫定理,或者切比雪夫不等式。

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。

二、切比雪夫不等式的推导证明方法

1、切雪夫不等式证明方法

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

2、比雪夫不等式证明方法

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

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