Téma 6: Grafické znázornění rozložení náhodných veličin a výpočty pravděpodobností spojených s náhodnými veličinami Vzorový příklad 1: Nakreslete graf distribuční funkce a pravděpodobnostní funkce náhodné veličiny X ~ Bi(12; 0,3) Postup ve STATISTICE: Vytvoříme nový datový soubor o 3 proměnných a 13 případech. První proměnnou nazveme X a uložíme do ní hodnoty 0, 1, ..., 12 (do Long Name napíšeme =v0-1). Druhou proměnnou nazveme DF a uložíme do ní hodnoty distribuční funkce (do Long Name napíšeme příkaz =IBinom(x;0,3;12)). Třetí proměnnou nazveme PF a uložíme do ní hodnoty pravděpodobnostní funkce (do Long Name napíšeme příkaz =Binom(x;0,3;12)). Graf distribuční funkce: Graphs ­ Scatterplots ­ Variables X, DF ­ OK ­ vypneme Linear fit ­ OK ­ 2x klikneme na pozadí grafu ­ Plot:General ­ zaškrtneme Line ­ Line Type: Step ­ OK. Graf pravděpodobnostní funkce: Graphs ­ Scatterplots ­ Variables X, PF ­ OK ­ vypneme Linear fit - OK. Příklad 1.: Podle tohoto návodu nakreslete grafy distribučních a pravděpodobnostních funkcí binomického rozložení pro různá n a p, např. n=5, p=0,5 (resp. 0,75) apod. Sledujte vliv parametrů na vzhled grafů. Příklad 2.: Nakreslete grafy distribučních a pravděpodobnostních funkcí a) geometrického rozložení Ge(p), kde p = 0,1, p = 0,5, p = 0,9. Použije se funkce IGeom(x;p) a Geom(x;p), kde x nabývá hodnot např. 0, 1, ... , 12 b) Poissonova rozložení Po(), kde = 0,5, = 2, = 10. Použije se funkce IPoisson(x;lambda) a Poisson(x;lambda), kde x nabývá hodnot např. 0, 1, ... , 12 Vzorový příklad 2.: Nakreslete graf distribuční funkce a hustoty pravděpodobnosti spojité náhodné veličiny X ~ Rs(0, 1). (Poznámka: Rovnoměrné spojité rozložení na intervalu (0,1) je speciálním případem Beta rozložení s parametry 1 a 1.) Postup ve STATISTICE: Statistics ­ Probability Calculator ­ Distributions ­ Beta ­ shape 1 - napíšeme 1, shape 2 ­ napíšeme 1. STATISTICA vykreslí graf hustoty a distribuční funkce. Funkce hustoty pravděpodobnosti y=beta(x;1;1) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Distribuční funkce p=ibeta(x;1;1) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Příklad 3.: Nakreslete graf distribuční funkce a hustoty pravděpodobnosti spojité náhodné veličiny X, která má a) exponenciální rozložení Ex(2), Ex(1/2) b) normální rozložení N(0, 1), N(-1, 1), N(0, 4), N(-1, 4) Vzorový příklad 3.: Na výrobní lince jsou automaticky baleny balíčky rýže o deklarované hmotnosti 1000 g. Působením náhodných vlivů hmotnost balíčků kolísá. Lze ji považovat za náhodnou veličinu, která se řídí normálním rozložením se střední hodnotou 996 g a směrodatnou odchylkou 18 g. Jaká je pravděpodobnost, že náhodně vybraný balíček rýže neprojde výstupní kontrolou, jestliže je povolená tolerance 30 g od deklarované hmotnosti 1000 g? Řešení: X ~ N(996, 182 ), 18 996X U - = ~ N(0,1) ( ) 104,0925,0971,02)44,1()89,1(1 18 9961030 U 18 996970 P1)1030X970(P11030,970XP =--=-+-= = - << - -=<<-= Postup ve STATISTICE Využijeme toho, že STATISTICA pomocí funkce INormal(x;mu;sigma) umí vypočítat hodnotu distribuční funkce normálního rozložení se střední hodnotou mu a směrodatnou odchylkou sigma. Tedy ( ) ( ) ( )[ ] ( ) ( )9701030197010301)1030X970(P11030,970XP +-=--=<<-= , kde je distribuční funkce rozložení N(996,182 ). Otevřeme nový datový soubor o jedné proměnné a jednom případu. Dvakrát klikneme na název této proměnné a do jejího Long Name napíšeme příkaz = 1- INormal(1030;996;18) + INormal(970;996;18) V proměnné objeví hodnota 0,10376. Příklad 4.: Výsledky u přijímacích zkoušek na jistou VŠ jsou normálně rozloženy s parametry = 550 bodů, = 100 bodů. S jakou pravděpodobností bude mít náhodně vybraný uchazeč aspoň 600 bodů? [Výsledek: 0,30854] Příklad 5.: Jaká je pravděpodobnost, že náhodná veličina X ~ N(20, 16) nabude hodnotu menší než 12 nebo větší než 28? [Výsledek: 0,0455] Příklad 6.: Doba (v minutách) potřebná k obsloužení zákazníka v prodejně potravin je náhodná veličina, která se řídí rozložením Ex( )3,0 . Jaká je pravděpodobnost, že doba potřebná k obsloužení náhodně vybraného zákazníka v této prodejně bude v rozmezí od 3 do 6 minut? Návod: Použijte funkci IExpon(x;lambda) [Výsledek: 0,232544] Příklad 7.: Doba (v hodinách), která uplyne mezi dvěma naléhavými příjmy v jisté nemocnici, se řídí rozložením Ex(0,5). Jaká je pravděpodobnost, že uplyne více než 5 hodin bez naléhavého příjmu? [Výsledek: 0,082085]