משפט הגבול המרכזי – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
ביטול גרסה: התיקון שגוי.
אין תקציר עריכה
שורה 1:
'''משפט הגבול המרכזי''' הוא משפט יסודי ב[[תורת ההסתברות]], העוסק בהתפלגות הגבולית של הממוצעשלַממוצע המצטבר של סדרתשלסדרת [[משתנה מקרי|משתנים מקריים]]. המשפט קובע שבתנאים מסוימים, התפלגות הממוצע של סדרתשלסדרת משתנים מקריים בלתי תלויים ושווי התפלגות מתקרבת ל[[התפלגות נורמלית]] לאחר תקנון מסוים. מאחר שרבים מהערכים הנמדדים בטבע מורכבים למעשה מסכום מספר רב של אירועים אקראיים, המשפט מסביר את הדומיננטיות של ההתפלגותשלַהתפלגות הנורמלית. את המשפט הוכיח [[אלכסנדר ליאפונוב]].
 
== הגרסה החלשה ==
 
תהי <math>\ X_1,X_2,\dots</math> סדרה של [[משתנה מקרי|משתנים מקריים]] בלתי תלויים בעלי אותה [[התפלגות]], שיש לה [[תוחלת]] <math>\ \mu</math> ו[[שונות]] <math>\ \sigma^2</math>. נסמן ב- <math>\ \bar{X}_n=(X_1+\dots+X_n)/n</math> את הממוצע. לפי [[החוק החזק של המספרים הגדולים|החוק החזק שלַמספרים הגדולים]], ה[[גבול_של_סדרה|גבול]] של הסדרהשלַסדרה <math>\ \frac{\bar{X}_n-\mu}{\sigma}</math> הוא אפס (בהסתברות 1). משפט הגבול המרכזי מספק מידע מפורט בהרבה: סדרת המשתנים המקריים <math>\ \frac{\bar{X}_n-\mu}{\sigma/\sqrt{n}}</math> [[התכנסות בהתפלגות|מתכנסת בהתפלגות]] אל ה[[התפלגות נורמלית|התפלגות הנורמלית]] הסטנדרטית:
<math>\ \lim_{n \to \infty} P\left(\frac{\bar{X}_n-\mu}{\sigma/\sqrt{n}} < z\right) = \Phi(z)</math>, כאשר <math>\ \Phi(z) = \int_{-\infty}^{z}\frac{1}{\sqrt{2\pi}}e^{-\frac{t^2}{2}}dt</math>.
 
שורה 21:
נראה כיצד ממשפט הגבול המרכזי נובע כי אם <math>\ X\sim Bin(n,p)</math> - המשתנה <math>\ X</math> [[התפלגות בינומית|מתפלג בינומית]], אז כאשר <math>\ n</math> גדול מתקיים <math>\ X\approx N(np,npq)</math>, כלומר <math>\ X</math> מתפלג בקירוב כמו משתנה נורמלי עם [[תוחלת]] <math>\ np</math> ו[[שונות]] <math>\ npq</math>, כאשר <math>\ p + q = 1</math>.
 
ניתן לראות משתנה בינומי <math>\ X</math> כסכום סדרת משתנים מקריים <math>\ Y</math> שכל אחד מהם מקבל 1 בהסתברות <math>\ p</math> ואחרת מקבל 0 ([[ניסוי ברנולי|ניסויי ברנולי]]). התוחלת של משתנהשלמשתנה כזה היא <math>\ \mu=p</math> והשונות שלו היא <math>\ pq</math>. לכן, כאשר <math>\ n</math> גדול, נובע ממשפט הגבול המרכזי:
 
<math>\ F_{X}(x)=P\left(X\le x\right)=P\left(\frac{X-n\mu}{\sqrt{n\sigma^2}}\le\frac{x-n\mu}{\sqrt{n\sigma^2}}\right)\approx\Phi\left(\frac{x-np}{\sqrt{npq}}\right)=F_Z(x)</math>