概率是什麼?Sigma algebra, Borel field 是什麼意思,意義何在?

時間 2021-06-03 04:52:33

1樓:

我從概率論和測度論的關係的角度給你解釋一下啊,測度論是概率論的理論基礎,所以概率中的一些概念抽象化就是對應的測度論中的概念。

概率是要度量「事件發生的可能性」的大小,事件的抽象化描述就是集合,需要考察「事件的全體」,對應到測度論就是「集合系」。」事件發生的可能性「是對事件的一種度量,對應到測度論就是「集合的測度」。

不是每個事件都可以定義其概率(發生的可能性的大小)的,對應的就是不是每個集合都可以定義測度,可以定義測度集合就是可測集。同時,事件必然要涉及到事件的組合運算(複雜事件是可由基本事件表示出來),對應的就是集合的交、並、差、餘、極限的運算到複雜集合,所以又需要保證做可列次這些運算不能超出全體範圍(即可測集的範圍要足夠大,以保證集合的可列次交、並、差、餘、極限的運算,之後還在裡面)

那麼什麼樣的集合系,才能保證其中的集合是可測集(可以定義測度,又對那些運算封閉)呢?測度論中講了,只要集合系是σ-代數(也叫σ-域)就可以了。σ-代數的基本定義是:

1. 全集在裡面;2. 裡面每個集合的餘集在裡面;3.

裡面任意可列個集合的並集在裡面。有了這三條基本定義,就可以推出:空集、可列次交、並、差、上限集、下限集運算之後都能在裡面。

就滿足需要了。

所以,集合X+該集合上的乙個σ-代數F,(X,F)就是乙個可測空間了,即可以定義測度的空間(F中任一集合都可以定義其測度(某種度量))。進一步再定義了測度μ,那麼(X, F, μ)就是測度空間。

對應到概率論中,樣本空間Ω,事件域F(是個σ-代數),概率測度P,放一起(Ω,F,P)就是概率測度空間。概率測度P是滿足特殊要求的一種測度:P(Ω)=1.

Borel Feild就是Borel σ-代數,表示實數軸上的σ-代數,可由實軸上的所有開集生成(的σ-代數),也可由實數軸上所有的(-∞,a]這樣的區間生成(σ-代數),是相等的。按σ-代數前面說的,實數軸上開集、閉集的至多可列次交、並、差(餘)、上限集、下限集、極限集的運算,都超不出該Borel σ-代數的範圍。

Borel σ-代數(我用Br表示)有什麼用?其實概率論中的隨機變數,對應測度論中的可測函式,而可測函式就是從可測空間(X,F)到(R,Br)的可測對映。

再說說隨機變數,前面說了概率論中要用集合表示事件,但事件五花八門,怎麼統一用一種簡單的集合表示呢?這就用到對映的概念,建立一種從樣本空間(基本事件的全體)到實數軸的對映(一一對應)就可以了,這種對映就是隨機變數。有了它,基本事件對映到實數軸上就是的基本區間,基本事件經過運算生成的複雜事件,對映到實數軸上就是實數軸上Borel σ-代數中的集合。

因為有了這個對應關係,要度量「事件發生的可能性的大小」(即概率測度),只要度量「實數軸上Borel σ-代數中的集合」 就可以了(前面說了Br因為是σ-代數是可以定義測度的,給Br中的集合定義概率測度就行了)。

所以,隨機變數的測度論語言定義是這樣的:設(Ω,F,P)為概率測度空間,若對實數軸上Borel σ-代數中的任一集合(稱為Borel集)B,都有 ∈F,則稱X(w)為隨機變數。

總之,隨機變數就是建立了「隨機事件」到「實數軸上Borel σ-代數」的一種對應,並且保證了建立了這種對應的隨機事件都是可以定義概率測度的。

既然隨機事件屬於F,那麼可以有概率,即P是有意義的,為了簡單,概率中就記P = P 了。

特別地,若取B=(-∞,x), 則事件的概率

P = P :=

F(x)

就定義成隨機變數X的分布函式。因為對任意的區間(a,b], 都可表示成

P =P{a進而,由這樣的區間經過至多可列次交、並、差運算的複雜的實數軸上的Borel集都可以用F(x)給出其概率。

當然,隨機變數也可以定義為從樣本空間到平面R2上的對映,就是二元隨機變數。

2樓:

然後這個σ-代數就形成了一可測空間(measurable space),以它作為定義域我們可以有乙個函式(在這裡即為從集合到廣義非負實數(即非負實數加上正無窮)的對映),這個函式滿足:1,空集的函式值為0;2,可數個兩兩不交的集合的並集的函式值為這些集合的函式值的和。我們把這個函式叫做測度(measure)。

具體定義可看wiki:Measure (mathematics)

在數學上,概率就是乙個測度,並且概率這個測度還滿足全空間(就是上面的那個集合X)的函式值為1。

borel field是什麼我也不知道。

至於怎麼通俗的解釋概率是什麼,,,這個還真不好「通俗的」解釋,,你得首先把測度理解成乙個通俗的概念那就自然就ok了,,,

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