Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

Relaterede dokumenter
Kvantitative Metoder 1 - Efterår Dagens program

Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007

Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

Kvantitative Metoder 1 - Efterår Dagens program

Dagens program. Afsnit Diskrete stokastiske variable Sandsynlighedsfunktioner Simultane fordelinger Betingede sandsynligheder

Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007

Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

Kvantitative Metoder 1 - Efterår Dagens program

Elementær sandsynlighedsregning

Elementær sandsynlighedsregning

Repetition Stokastisk variabel

Statistik Lektion 2. Betinget sandsynlighed Bayes regel Diskrete stokastiske variable Middelværdi og varians for diskret SV Binomialfordelingen

StatDataN: Middelværdi og varians

Statistik Lektion 3. Simultan fordelte stokastiske variable Kontinuerte stokastiske variable Normalfordelingen

Sandsynlighedsregning 11. forelæsning Bo Friis Nielsen

Betingede sandsynligheder Aase D. Madsen

Statistik og Sandsynlighedsregning 2

Et eksempel på en todimensional normalfordeling Anders Milhøj September 2006

Definition. Definitioner

INSTITUT FOR MATEMATISKE FAG c

Sandsynlighedsregning 3. forelæsning Bo Friis Nielsen

Statistik og Sandsynlighedsregning 2

TØ-opgaver til uge 46

Sandsynlighedsregning 3. forelæsning Bo Friis Nielsen

3 Stokastiske variable 3.1 Diskrete variable

Sandsynlighedsregning Stokastisk variabel

Landmålingens fejlteori - Repetition - Kontinuerte stokastiske variable - Lektion 3

Opgaver i sandsynlighedsregning

{ } { } {( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )}

Kvantitative Metoder 1 - Efterår Dagens program

Anvendt Statistik Lektion 2. Sandsynlighedsregning Sandsynlighedsfordelinger Normalfordelingen Stikprøvefordelinger

Nanostatistik: Stokastisk variabel

Sandsynlighedsregning 10. forelæsning Bo Friis Nielsen

Anvendt Statistik Lektion 2. Sandsynlighedsregning Sandsynlighedsfordelinger Normalfordelingen Stikprøvefordelinger

Tema. Dagens tema: Indfør centrale statistiske begreber.

Bernoulli og binomial fordelingerne Kontinuerte stokastiske variable Normalfordelingen

Sandsynlighedsregning 10. forelæsning Bo Friis Nielsen

Sandsynlighedsregning 10. forelæsning Bo Friis Nielsen

Susanne Ditlevsen Institut for Matematiske Fag susanne

Kursusindhold: X i : tilfældig værdi af ite eksperiment. Antag X i kun antager værdierne 1, 2,..., M.

1/41. 2/41 Landmålingens fejlteori - Lektion 1 - Kontinuerte stokastiske variable

Binomialfordelingen. Binomialfordelingen. Binomialfordelingen

Repetition. Diskrete stokastiske variable. Kontinuerte stokastiske variable

Hvad skal vi lave i dag?

Sandsynlighedsregning

Nanostatistik: Stokastisk variabel

Forelæsning 3: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger

Rettevejledning til eksamen i Kvantitative metoder 1, 2. årsprøve 2. januar 2007

Teoretisk Statistik, 16. februar Generel teori,repetition

Indblik i statistik - for samfundsvidenskab

hvor a og b er konstanter. Ved middelværdidannelse fås videre

Supplement til kapitel 4 Om sandsynlighedsmodeller for flere stokastiske variable

Nanostatistik: Middelværdi og varians

Statistik ved Bachelor-uddannelsen i folkesundhedsvidenskab. Statistisk Model

Vejledende løsninger til opgaver i kapitel 6

Regneregler for middelværdier M(X+Y) = M X +M Y. Spredning varians og standardafvigelse. 1 n VAR(X) Y = a + bx VAR(Y) = VAR(a+bX) = b²var(x)

Sandsynlighedsregning Oversigt over begreber og fordelinger

Statistik. Hjemmeside: kkb. Statistik - lektion 1 p.1/22

Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 17 sider. Skriftlig prøve, den: 19. december 2018 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Produkt og marked - matematiske og statistiske metoder

Modul 2: Sandsynlighedsmodeller og diskrete stokastiske variable

Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007

MLR antagelserne. Antagelse MLR.1:(Lineære parametre) Den statistiske model for populationen kan skrives som

Fejlforplantning. Landmålingens fejlteori - Lektion 5 - Fejlforplantning. Repetition: Varians af linear kombination. Eksempel: Vinkelberegning

Statistik Lektion 2. Uafhængighed Stokastiske Variable Sandsynlighedsfordeling Middelværdi og Varians for Stok. Var.


Statistiske modeller

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 3: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger. Per Bruun Brockhoff.

Kvantitative Metoder 1 - Forår Dagens program

Planen idag. Fin1 (mandag 16/2 2009) 1

Normalfordelingen og Stikprøvefordelinger

Kvantitative Metoder 1 - Efterår Dagens program

Undervisningsbeskrivelse. Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser. Oversigt over gennemførte undervisningsforløb.

Forelæsning 2: Kapitel 4, Diskrete fordelinger

Lad os som eksempel se på samtidigt kast med en terning og en mønt:

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 2: Kapitel 4, Diskrete fordelinger. Per Bruun Brockhoff. Stokastiske Variable

standard normalfordelingen på R 2.

For nemheds skyld: m = 2, dvs. interesseret i fordeling af X 1 og X 2. Nemt at generalisere til vilkårligt m.

CIVILINGENIØREKSAMEN Side?? af?? sider. Skriftlig prøve, den: 16. december 2004 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Løsninger til kapitel 6

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 4: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger. Per Bruun Brockhoff. Eksponential fordelingen

Statistik vejledende læreplan og læringsmål, foråret 2015 SmartLearning

Oversigt. 1 Gennemgående eksempel: Højde og vægt. 2 Korrelation. 3 Regressionsanalyse (kap 11) 4 Mindste kvadraters metode

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 17 sider. Skriftlig prøve, den: 20. december 2017 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Institut for Matematiske Fag Aalborg Universitet Specielt: Var(aX) = a 2 VarX 1/40. Lad X α, X β og X γ være stokastiske variable (vinkelmålinger) med

Et firma tuner biler. Antallet af en bils cylindere er givet ved den stokastiske variabel X med massetæthedsfunktionen

Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 4: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger

Sandsynlighedsregning 12. forelæsning Bo Friis Nielsen

Kursusindhold: X i : tilfældig værdi af ite eksperiment. Antag X i kun antager værdierne 1, 2,..., M.

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 18 sider. Skriftlig prøve, den: 16. december 2003 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

MM501 forelæsningsslides

Løsning til eksamen 16/

Landmålingens fejlteori - Lektion 5 - Fejlforplantning

Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007

Forelæsning 11: Kapitel 11: Regressionsanalyse

Landmålingens fejlteori Lektion 1 Det matematiske fundament Kontinuerte stokastiske variable

Hvad skal vi lave i dag?

Transkript:

Dagens program Afsnit 3.1-3.2 Middelværdi -Definition - Regneregler Betinget middelværdi Middelværdier af funktioner af stokastiske variabler Loven om den itererede middelværdi Eksempler 1

Beskrivelse af fordelinger Kapitel 3 Fordelinger af stokastiske variabler beskrives kort ved: - Middelværdi (forventet værdi, expected value, mean) - Varians (variation) - Kovarians (samvariation mellem to variabler) - Bruges i beskrivelse af fordelinger - Helt centralt når man træffer beslutninger under usikkerhed 2

Middelværdi Definition: X numerisk stokastisk variabel med sandsynlighedsfunktion givet ved f (x). Middelværdien af X er givet ved E (X) = X x xf (x) Bemærk: Ofte betegnes E (X) :μ eller μ X Vægtet gennemsnit af alle de værdier den stokastiske variabel X kan antage Balancepunkt (tyngden i fordelingen) Middelværdien kaldes også: Den forventede værdi 3

Eksempe1 1: Fordelingen af X : x 2 1 0 1 2 f (x) 0.1 0.2 0.4 0.2 0.1 E (X) = 2 0.1+( 1) 0.2+0 0.4+1 0.2+2 0.1 =0 Fordelingen er symmetrisk omkring 0 Fordelingen af X : x 2 1 0 1 2 100 f (x) 0.1 0.2 0.39 0.2 0.1 0.01 E (X) = 2 0.1+( 1) 0.2+0 0.39 + 1 0.2+2 0.1+100 0.01 = 1 4

Eksempel 3.1a i bogen: Valg: 1.Vælgendørogmodtaggevinstenbagdøren 2. Modtage 9000 kroner X : Gevinsten i spillet x f (x) 2000 1/3 5000 1/3 20000 1/3 Den forventede gevinst i dette spil: Der gælder at: P (X =9000)=0 P (X 9000) = 2/3 E (X) = 2000 1/3 + 5000 1/3 + 20000 1/3 = 9000 5

Eksempel 2: Indikatorvariabler Lad den stokastiske variabel X have følgende fordeling X = ½ 1 med ssh. p 0 med ssh. 1 p Middelværdien af X : E (X) = 1 f (1) + 0 f (0) = 1 P (X =1)+0 P (X =0) = 1 p +0 (1 p) = p = P (X =1) 6

Egenskaber ved middelværdi-operatoren: (i) E (c) =c, for enhver konstant c (ii) E (cx) =ce (X), for enhver konstant c (iii) E (X + Y )=E(X)+E(Y) (iv) E (ax + by + c) =ae (X)+bE (Y )+c 7

Eksempel 3, (fra sidst): Et spil hvor sandsynligheden for at vinde er 2/3. Spillet spilles 3 gange uafhængigt af hinanden. Y : Antal gange spillet vindes Fordelingen af Y, (se Lec6): y 0 1 2 3 f Y (y) 1/27 6/27 12/27 8/27 Det forventede antal gevinster: E (Y )= P y yf Y (y) =0 1/27 + 1 6/27 + 2 12/27 + 3 8/27 = 54/27 = 2 8

X i = ½ 1 spil nr i vindes 0 spil nr i tabes for i =1, 2, 3 P (X i =1)=2/3, dvs.e (X i )=2/3 Vi har at Y = X 1 + X 2 + X 3 og dermed E (Y )=E (X 1 + X 2 + X 3 )=E (X 1 )+E (X 2 )+E (X 3 )=3 2/3 =2 DefinererennystokastiskvariabelZ Z = Y/3 E (Z) =E (Y/3) = E (Y ) /3 =2/3 9

Middelværdien som balancepunkt: X stokastisk variabel med middelværdi μ Definerernystokastiskvariabel Y = X μ E (Y )=E (X μ) =E (X) μ =0 Fordelingen af X er symmetrisk omkring a Dvs. f (x a) =f (x + a) Dette betyder at E (X) =a 10

Eksempel 4: Afkast af 2 aktiver To stokastiske variabler X A og X B Den marginale fordeling af X A : x A 450 500 550 600 f XA (x A ) 0.46 0.04 0.04 0.46 Forventede afkast af aktiv A: E (X A ) = 450 0.46 + 500 0.04 + 550 0.04 + 600 0.46 = 525 Den marginale fordeling af X B : x B 400 500 600 700 f XB (x B ) 0.25 0.25 0.25 0.25 Forventede afkast af aktiv B: E (X B )=400 0.25 + 500 0.25 + 600 0.25 + 700 0.25 = 550 11

Betinget middelværdi Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007 To stokastiske variabler X og Y med simultan sandsynlighedsfunktion f (x, y). Den betingede fordeling af Y givet X = x er givet ved f (y x). Definition: Den betingede middelværdi af X givet Y = y er givet ved E (Y X = x) = X y yf (y x) E (Y X = x) betegnes ofte μ Y x 12

Eksempel 4, fortsat Den betingede fordeling af X A givet X B = x B : x A 450 500 550 600 X B =400 0.88 0.04 0.04 0.04 X B =500 0.88 0.04 0.04 0.04 X B =600 0.04 0.04 0.04 0.88 X B =700 0.04 0.04 0.04 0.88 DetforventedeafkastafaktivA givetafkastpåaktivb er 400: E (X A X B =400)=450 0.88 + 500 0.04 + 550 0.04 + 600 0.04 = 462 DetforventedeafkastafaktivA givetafkastpåaktivb er 600: E (X A X B =600)=450 0.04 + 500 0.04 + 550 0.04 + 600 0.88 = 588 13

Middelværdi af g (X) Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007 Vi er ofte interesserede i middelværdien af en funktion af en stokastisk variabel X. Der gælder: E [g (X)] = X g (x) f X (x) x Husk E (g (X)) 6= g (E (X)) f.eks. E (X 2 ) E (X) 2 E [ln (X)] ln [E (X)] 14

Eksempel 3.1a i bogen, fortsat: Valg: 1.Vælgendørogmodtaggevinstenbagdøren 2. Modtage 9000 kroner Nytte af gevinsterne: u (x) =ln(x) x u(x) f (x) 2000 ln (2000) 1/3 5000 ln (5000) 1/3 20000 ln (20000) 1/3 Forventede nytte i dette spil: ln (9000) 9.10 E [ln (X)] = ln (2000) 1/3 + ln (5000) 1/3 + ln (20000) 1/3 8.41 15

Loven om den itererede middelværdi Eksempel 4, fortsat De betingede middelværdier afhænger af værdien af X B og kan dermed opfattes som en funktion af den stokastiske variabel X B. g (X B )=E (X A X B ) Fordelingen af den stokastiske variabel E (X A X B ): E (X A X B ) 462 462 588 588 Sandsynlighed 0.25 0.25 0.25 0.25 16

Hvad er middelværdien af denne stokastiske variabel: E [E (X A X B )] = E (X A X B =400) P (X B =400) +E (X A X B =500) P (X B = 500) +E (X A X B =600) P (X B = 600) +E (X A X B =700) P (X B = 700) = 462 0.25 + 462 0.25 + 588 0.25 + 588 0.25 = 525 = E (X A ) 17

Loven om den itererede middelværdi: For stokastiske variabler X og Y gælder der: E [E (Y X)] = E (Y ) De betingede middelværdier af Y givet X = x kan opfattes som funktioner af den stokastiske variabel X. Dermed kan vi sætte g (X) =E (Y X), ogviharda 18

E [E (Y X)] = X x = X x = X x = X y = X y E (Y X) f X (x) X yf (y x) f X (x) y X y y X x f (x, y) y f X (x) f X (x) f (x, y) yf Y (y) =E (Y ) 19

Regneregel: For uafhængige stokastiske variabler X og Y gælder der: E [g (X) h (Y )] = E [g (X)] E [h (Y )] E (XY ) = E (X) E (Y ) 20

Eksempel 3.1a, fortsat Valg: 1. En mønt kastes. Derefter vælges en dør. Hvis møntkastet blev "plat"får du beløbet bag døren, hvis det blev "krone"får du 2 gange beløbet bag døren. 2. Modtage 9000 kroner Hvad er den forventede gevinst ved valg 1? Møntkastet beskrives ved følgende stokastiske variabel: Y =1hvis "plat" og Y =2hvis "krone" E (Y )=1 1/2+2 1/2 =3/2 X er som før pengene bag den valgte dør. Bemærk X og Y er uafhængige. Gevinsten: XY. Forventede gevinst: E (XY )=E (X) E (Y ) = 9000 3/2 = 13500 21

Skt. Petersborg paradokset Hvad vil du betale for at deltage i følgende spil? En mønt kastes, indtil den viser krone. Hvis dette sker i n te kast, får du 2 n kroner. Stokastisk variabel X der angiver gevinsten i dette spil Sandsynlighedsfunktionen for X er givet ved f (x) =P (X = x) = 1 x for x =2, 4, 8,... 22

Fordelingen af X : n x f (x) 1 2 1/2 2 4 1/4 3 8 1/8 4 16 1/16 5 32 1/32 6 64 1/64 7 128 1/128 8 256 1/256 9 512 1/512 10 1024 1/1024... Forventet gevinst: E (X) = X x xf (x) = X x 1= Hvis man bare ser på den forventede værdi, vil man betale uendeligt meget for at deltage i dette spil. 23

Hvorfor er dette ikke tilfældet i praksis? P (X =2)=1/2 P (X 4) = 3/4 P (X 1000) 0.002 P (X 1000000) 0.0000019 Nyttefunktion: u (x) =ln(x) 4kronerer2gangesåmegetværdsom2kroner 8 kroner er 1.5 gange så meget værd som 4 kroner 16 kroner er 1.33 gange så meget værd som 8 kroner osv. 24

Forventet nytte: E [u (X)] = X x u (x) f (x) = X x ln (x) f (x) = X n ln (2 n ) 1 2 n =ln(4) Altså er jeg villig til at betale 4 kroner for at deltage i dette spil. 25

Eksempler på andre typer nyttefunktioner: Forventet nytte: Forventet nytte: u (x) = u (x) = ½ x for x 1000 0 ellers E [u (X)] = 9 ½ x 0.99 for x 1000 0 ellers E [u (X)] 8.69 26

Næste gang Onsdag gennemgåes: Afsnit 3.3-3.5 -Varians - Kovarians og korrelation 27