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      切比雪夫不等式與馬爾可夫不等式

       形貌 2023-09-20 發布于北京

      理論上,只有知道一個隨機變量的分布才能對隨機變量進行準確描述,并計算出相關的統計參數。不過一個隨機變量的統計參數其實已經提供了隨機變量的部分信息,因此在知道隨機變量的一些統計參數的情況下也可以對它的分布進行一定程度的估計。例如,著名的切比雪夫不等式和馬爾可夫不等式就是概率論中根據隨機變量的期望和方差等參數估算隨機變量分布的理論。

      定理1(切比雪夫不等式) 設隨機變量X具有數學期望μ和方差σ2,則對于任意的正數δ,不等式

      ?

      成立。

      定理2 (馬爾可夫不等式) 設非負的隨機變量X具有數學期望μ,則對于任意的正數δ,不等式

      成立?。

      可見,切比雪夫不等式同時涉及期望和方差,而馬爾可夫不等式由于受到條件“隨機變量非負”的限制,就只涉及期望而與方差無關。

      通常用切比雪夫不等式和馬爾可夫不等式估算概率是比較粗略的。但切比雪夫不等式有一個非常重要應用,就是證明弱大數定理,即告訴我們在什么條件下樣本均值收斂于總體均值。除上述兩個不等式外,還有切爾諾夫限根據矩量生成函數給出了尾概率的一個上限;柯西—施瓦茲不等式(柯西不等式與不確定關系)則給出了兩個隨機變量協方差的上限,即各自標準差的乘積。

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