🎲 Математика2 курс

Теорія Ймовірностей

Аксіоматика Колмогорова, випадкові величини та їх розподіли, числові характеристики, закони великих чисел і ЦГТ

80
годин
7
модулів
2
курс
Матаналіз 1–2
передумови

Програма курсу

Модуль 1
Аксіоматика і класична ймовірність
📚 8 тем⏱ 10 год
  • Елементарні події, σ-алгебри, простір ймовірностей (Ω, F, P)
  • Класичне визначення: P(A) = |A|/|Ω|
  • Комбінаторика: перестановки, розміщення, комбінації
  • Аксіоми Колмогорова. Наслідки
  • Умовна ймовірність: P(A|B) = P(A∩B)/P(B)
  • Незалежність подій. Незалежність у сукупності
Модуль 2
Формули повної ймовірності та Байєса
📚 6 тем⏱ 8 год
  • Повна ймовірність: P(A) = Σ P(A|Hᵢ)P(Hᵢ)
  • Формула Байєса: P(Hᵢ|A) = P(A|Hᵢ)P(Hᵢ)/P(A)
  • Байєсівське оновлення. A priori і a posteriori ймовірності
  • Схема Бернуллі: P(X=k) = C(n,k)pᵏ(1-p)ⁿ⁻ᵏ
Модуль 3
Дискретні випадкові величини
📚 12 тем⏱ 14 год
  • Випадкова величина та її функція розподілу F(x) = P(X ≤ x)
  • Ряд розподілу. Математичне сподівання E[X] = Σ xₖpₖ
  • Дисперсія: D[X] = E[X²] − (E[X])²
  • Розподіл Бернуллі, Біноміальний: E[X]=np, D[X]=np(1−p)
  • Пуасонівський розподіл: P(X=k) = λᵏe^{-λ}/k!
  • Геометричний та гіпергеометричний розподіли
Модуль 4
Неперервні випадкові величини
📚 12 тем⏱ 14 год
  • Щільність розподілу f(x). Повна ймовірність: ∫f(x)dx = 1
  • Рівномірний розподіл U(a,b)
  • Нормальний розподіл N(μ,σ²): щільність і функція φ
  • Стандартизація: Z = (X−μ)/σ ~ N(0,1)
  • Показниковий розподіл Exp(λ): E[X]=1/λ, властивість без пам'яті
  • Гамма, хі-квадрат, Стьюдента розподіли
Модуль 5
Числові характеристики та нерівності
📚 8 тем⏱ 10 год
  • Моменти k-го порядку. Центральні моменти. Асиметрія і ексцес
  • Коваріація: Cov(X,Y) = E[(X−μₓ)(Y−μᵧ)]
  • Коефіцієнт кореляції Пірсона р ∈ [−1, 1]
  • Нерівність Маркова: P(X≥a) ≤ E[X]/a
  • Нерівність Чебишова: P(|X−μ|≥ε) ≤ D[X]/ε²
Модуль 6
Закони великих чисел
📚 8 тем⏱ 10 год
  • Збіжність у ймовірності, майже напевно, в середньому квадратичному
  • ЗЗВЧ Хінчина: X̄ₙ → μ за ймовірністю
  • СЗВЧ Колмогорова: збіжність майже напевно
  • Характеристичні функції. Теорема неперервності Леві
Модуль 7
Центральна гранична теорема
📚 8 тем⏱ 14 год
  • ЦГТ Ліндеберга-Леві: нормальна апроксимація суми
  • Практичні наслідки. Правило трьох сигм
  • Нормальна апроксимація біноміального розподілу
  • Пуасонівська апроксимація для малих ймовірностей
  • Стохастичні процеси: ланцюги Маркова, броунівський рух

Ключові теореми

Формула Байєса
P(H|A)=P(A|H)P(H)/P(A)
Оновлення ймовірності після отримання свідчень
ЦГТ Ліндеберга-Леві
(Sₙ−nμ)/(σ√n) → N(0,1)
Сума н.о.р.в.в. асимптотично нормальна
Нерівність Чебишова
P(|X−μ|≥ε) ≤ D/ε²
Оцінка відхилення без знання розподілу
ЗЗВЧ Хінчина
X̄ₙ→ μ при n→∞
Вибіркове середнє збігається до математичного сподівання

Ресурси

📘
Гмурман — Теорія ймовірностей
Класичний підручник + збірник задач
🎥
MIT 6.041 Probabilistic Systems
34 лекції John Tsitsiklis на YouTube
📗
Feller — Introduction to Probability
Класична двотомна монографія
🏫
Khan Academy — Statistics
Ймовірність та статистика (базовий і проміжний)