URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Пер. с англ. Обложка Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Пер. с англ.
Id: 107401
2599

Введение в теорию вероятностей и ее приложения.
Пер. с англ. Т.1-2. Изд. стереот.

WILLIAM FELLER. AN INTRODUCTION TO PROBABILITY THEORY AND ITS APPLICATIONS
2010. 1280 с. Печатается стереотипно по изданию 1984г. Белая офсетная бумага.

Аннотация

Первый из двух томов известного курса теории вероятностей, написанного выдающимся американским математиком В.Феллером (1906–1970), содержит изложение той части теории вероятностей, которая имеет дело с дискретными распределениями. Такой отбор материала позволяет автору ввести читателя в круг основных идей теории вероятностей без применения сложного аналитического аппарата. Перевод первого тома был выполнен заново с пересмотренного... (Подробнее)


Оглавление к тому 1
top
Предисловие переводчика
Из предисловия ко второму русскому изданию
Предисловие к третьему изданию
Предисловие к пересмотренному третьему изданию
Предисловие к первому изданию
Как пользоваться этой книгой
Введение. Природа теории вероятностей
 § 1.Исходные представления
 § 2.Способ изложения
 § 3."Статистическая" вероятность
 § 4.Резюме
 § 5.Исторические замечания
Глава I.Пространства элементарных событий
 § 1.Эмпирические основания
 § 2.Примеры
 § 3.Пространство элементарных событий. События
 § 4.Отношения между событиями
 § 5.Дискретные пространства элементарных событий
 § 6.Вероятности в дискретных пространствах элементарных событий; подготовительные замечания
 § 7.Основные определения и соотношения
 § 8.Задачи
Глава II.Элементы комбинаторного анализа
 § 1.Предварительные сведения
 § 2.Упорядоченные выборки
 § 3.Примеры
 § 4.Подмножества и разбиения
 § 5.Приложение к задачам о размещении
 § 6.Гипер геометрическое распределение
 § 7.Примеры, связанные с временем ожидания
 § 8.Биномиальные коэффициенты
 § 9.Формула Стерлинга
 § 10.Упражнения и примеры
 § 11.Задачи и дополнения теоретического характера
 § 12.Задачи и тождества, содержащие биномиальные коэффициенты
Глава III.Флуктуации при бросании монеты и случайные блуждания
 § 1.Основные понятия. Принцип отражения
 § 2.Случайные блуждания; основные понятия и обозначения
 § 3.Основная лемма
 § 4.Последнее попадание и продолжительные лидирования
 § 5.Перемены знака
 § 6.Результат эксперимента
 § 7.Максимумы и первые достижения
 § 8.Двойственность. Положение максимума
 § 9.Теорема о равнораспределенности
 § 10.Задачи
Глава IV.Комбинации событий
 § 1.Объединение событий
 § 2.Приложение к классической задаче о размещении
 § 3.Осуществление m из N событий
 § 4.Приложение к задачам о совпадениях и к задаче об угадывании
 § 5.Различные дополнения
 § 6.Задачи
Глава V.Условная вероятность. Стохастическая независимость
 § 1.Условная вероятность
 § 2.Вероятности, определяемые через условные вероятности. Урновые модели
 § 3.Стохастическая независимость
 § 4.Произведение пространств. Независимые испытания
 § 5.Приложения к генетике
 § 6.Признаки, сцепленные с полом
 § 7.Селекция
 § 8.Задачи
Глава VI.Биномиальное распределение и распределение Пуассона
 § 1.Испытания Бернулли
 § 2.Биномиальное распределение
 § 3.Максимальная вероятность и "хвосты"
 § 4.Закон больших чисел
 § 5.Пуассоновское приближение
 § 6.Распределение Пуассона
 § 7.Наблюдения, соответствующие распределению Пуассона
 § 8.Время ожидания. Отрицательное биномиальное распределение
 § 9.Полиномиальное распределение
 § 10.Задачи
Глава VII.Нормальное приближение для биномиального распределения
 § 1.Нормальное распределение
 § 2.Симметричные распределения
 § 3.Предельная теорема Муавра – Лапласа
 § 4.Примеры
 § 5.Связь с пуассоновским приближением
 § 6.Большие отклонения
 § 7.Задачи
Глава VIII.Неограниченные последовательности испытаний Бернулли
 § 1.Бесконечные последовательности испытаний
 § 2.Системы игры
 § 3.Леммы Бореля – Кантелли
 § 4.Усиленный закон больших чисел
 § 5.Закон повторного логарифма
 § 6.Интерпретация на языке теории чисел
 § 7.Задачи
Глава IX.Случайные величины; математическое ожидание
 § 1.Случайные величины
 § 2.Математические ожидания
 § 3.Примеры и приложения
 § 4.Дисперсия
 § 5.Ковариация; дисперсия суммы
 § 6.Неравенство Чебышева
 § 7.Неравенство Колмогорова
 § 8.Коэффициент корреляции
 § 9.Задачи
Глава X.Законы больших чисел
 § 1.Одинаково распределенные случайные величины
 § 2.Доказательство закона больших чисел
 § 3.Теория "безобидных" игр
 § 4.Петербургская игра
 § 5.Случайные величины с различными распределениями
 § 6.Приложения к комбинаторному анализу
 § 7.Усиленный закон больших чисел
 § 8.Задачи
Глава XI.Целочисленные случайные величины. Производящие функции
 § 1.Общие положения
 § 2.Свертки
 § 3.Возвращение в начало и времена ожиданий в испытаниях Бернулли
 § 4.Разложение на простые дроби
 § 5.Двойные производящие функции
 § 6.Теорема непрерывности
 § 7.Задачи
Глава XII.Сложные распределения. Ветвящиеся процессы
 § 1.Суммы случайного числа величин
 § 2.Обобщенное распределение Пуассона
 § 3.Примеры ветвящихся процессов
 § 4.Вероятности вырождения ветвящихся процессов
 § 5.Общее число частиц в ветвящихся процессах
 § 6.Задачи
Глава XIII.Рекуррентные события. Теория восстановления
 § 1.Неформальное введение и примеры
 § 2.Определения
 § 3.Основные соотношения
 § 4.Примеры
 § 5.Рекуррентные события с запаздыванием. Общая предельная теорема
 § 6.Число появлений E
 § 7.Приложения к теории серий успехов
 § 8.События более общего вида
 § 9.Отсутствие памяти для времен ожидания с геометрическим распределением
 § 10.Теория восстановления
 § 11.Доказательство основной предельной теоремы
 § 12.Задачи
Глава XIV.Случайное блуждание и задачи о разорении
 § 1.Общие понятия
 § 2.Классическая задача о разорении
 § 3.Математическое ожидание продолжительности игры
 § 4.Производящие функции для продолжительности игры и для времен первого достижения
 § 5.Явные выражения
 § 6.Связь с диффузионными процессами
 § 7.Случайные блуждания на плоскости и в пространстве
 § 8.Обобщенное одномерное случайное блуждание (последовательный анализ)
 § 9.Задачи
Глава XV.Цепи Маркова
 § 1.Определение
 § 2.Пояснительные примеры
 § 3.Вероятности перехода за несколько шагов
 § 4.Замыкания и замкнутые множества
 § 5.Классификация состояний
 § 6.Неприводимые цепи. Разложения
 § 7.Инвариантные распределения
 § 8.Невозвратные состояния
 § 9.Периодические цепи
 § 10.Применение к тасованию карт
 § 11.Инвариантные меры. Предельные теоремы для отношений
 § 12.Обращенные цепи. Границы
 § 13.Общий марковский процесс
 § 14.Задачи
Глава XVI.Алгебраическая трактовка конечных цепей Маркова
 § 1.Общая теория
 § 2.Примеры
 § 3.Случайное блуждание с отражающими экранами
 § 4.Невозвратные состояния; вероятности поглощения
 § 5.Приложение к временам возвращения
Глава XVII.Простейшие стохастические процессы с непрерывным временем
 § 1.Общие понятия. Марковские процессы
 § 2.Пуассоновский процесс
 § 3.Процесс чистого размножения
 § 4.Расходящийся процесс размножения
 § 5.Процесс размножения и гибели
 § 6.Показательные времена обслуживания
 § 7.Очереди и задачи обслуживания
 § 8.Обратные (обращенные в прошлое) уравнения
 § 9.Процессы общего вида
 § 10.Задачи
Ответы к задачам
Именной указатель
Предметный указатель

Оглавление к тому 2
top
Из предисловия к русскому изданию 1967 г.
От переводчика
Предисловие к первому изданию
Предисловие ко второму изданию
Обозначения
Глава I.Показательные и равномерные плотности
 § 1.Введение
 § 2.Плотности. Свертки
 § 3.Показательная плотность
 § 4.Парадоксы, связанные с временем ожидания. Пуассоновский процесс
 § 5.Устойчивость неудач
 § 6.Времена ожидания и порядковые статистики
 § 7.Равномерное распределение
 § 8.Случайные разбиения
 § 9.Свертки и теоремы о покрытии
 § 10.Случайные направления
 § 11.Использование меры Лебега
 § 12.Эмпирические распределения
 § 13.Задачи
Глава II.Специальные плотности. Рандомизация
 § 1.Обозначения и определения
 § 2.Гамма-распределения
 § 3.Распределения математической статистики, связанные с гамма-распределением
 § 4.Некоторые распространенные плотности
 § 5.Рандомизация и смеси
 § 6.Дискретные распределения
 § 7.Бесселевы функции и случайные блуждания
 § 8.Распределения на окружности
 § 9.Задачи
Глава III.Многомерные плотности. Нормальные плотности и процессы
 § 1.Плотности
 § 2.Условные распределения
 § 3.Возвращение к показательному и равномерному распределениям
 § 4.Характеризация нормального распределения
 § 5.Матричные обозначения. Ковариационная матрица
 § 6.Нормальные плотности и распределения
 § 7.Стационарные нормальные процессы
 § 8.Марковские нормальные плотности
 § 9.Задачи
Глава IV.Вероятностные меры и пространства
 § 1.Бэровские функции
 § 2.Функции интервалов и интегралы в Rr
 § 3.sigma-алгебры. Измеримость
 § 4.Вероятностные пространства. Случайные величины
 § 5.Теорема о продолжении
 § 6.Произведения пространств. Последовательности независимых случайных величин
 § 7.Нулевые множества. Пополнение
Глава V.Вероятностные распределения в Rr
 § 1.Распределения и математические ожидания
 § 2.Предварительные сведения
 § 3.Плотности
 § 4.Свертки
 § 5.Симметризация
 § 6.Интегрирование по частям. Существование моментов
 § 7.Неравенство Чебышева
 § 8.Дальнейшие неравенства. Выпуклые функции
 § 9.Простые условные распределения. Смеси
 § 10.Условные распределения
 § 11.Условные математические ожидания
 § 12.Задачи
Глава VI.Некоторые важные распределения и процессы
 § 1.Устойчивые распределения в R1
 § 2.Примеры
 § 3.Безгранично делимые распределения в R1
 § 4.Процессы с независимыми приращениями
 § 5.Обобщенные пуассоновские процессы и задачи о разорении
 § 6.Процессы восстановления
 § 7.Примеры и задачи
 § 8.Случайные блуждания
 § 9.Процессы массового обслуживания
 § 10.Возвратные и невозвратные случайные блуждания
 § 11.Общие марковские цепи
 § 12.Мартингалы
 § 13.Задачи
Глава VII.Законы больших чисел. Применения в анализе
 § 1.Основная лемма. Обозначения
 § 2.Полиномы Бернштейна. Абсолютно монотонные функции
 § 3.Проблема моментов
 § 4.Применение к симметрично зависимым случайным величинам
 § 5.Обобщенная формула Тейлора и полугруппы
 § 6.Формулы обращения для преобразования Лапласа
 § 7.Законы больших чисел для одинаково распределенных случайных величин
 § 8.Усиленный закон больших чисел
 § 9.Обобщение для мартингалов
 § 10.Задачи
Глава VIII.Основные предельные теоремы
 § 1.Сходимость мер
 § 2.Специальные свойства
 § 3.Распределения как операторы
 § 4.Центральная предельная теорема
 § 5.Бесконечные свертки
 § 6.Теоремы о выборе
 § 7.Эргодические теоремы для цепей Маркова
 § 8.Правильно меняющиеся функции
 § 9.Асимптотические свойства правильно меняющихся функций
 § 10.Задачи
Глава IX.Безгранично делимые распределения и полугруппы
 § 1.Общее знакомство с темой
 § 2.Полугруппы со сверткой
 § 3.Подготовительные леммы
 § 4.Случай конечных дисперсий
 § 5.Основные теоремы
 § 6.Пример: устойчивые полугруппы
 § 7.Схемы серий с одинаковыми распределениями
 § 8.Области притяжения
 § 9.Различные распределения. Теорема о трех рядах
 § 10.Задачи
Глава X.Марковские процессы и полугруппы
 § 1.Псевдопуассоновский тип
 § 2.Вариант: линейные приращения
 § 3.Скачкообразные процессы
 § 4.Диффузионные процессы в R1
 § 5.Прямое уравнение. Граничные условия
 § 6.Диффузия в многомерном случае
 § 7.Подчиненные процессы
 § 8.Марковские процессы и полугруппы
 § 9."Показательная формула" в теории полугрупп
 § 10.Производящие операторы. Обратное уравнение
Глава XI.Теория восстановления
 § 1.Теорема восстановления
 § 2.Доказательство теоремы восстановления
 § 3.Уточнения
 § 4.Устойчивые (возвратные) процессы восстановления
 § 5.Число Nt моментов восстановления
 § 6.Обрывающиеся (невозвратные) процессы
 § 7.Различные применения
 § 8.Существование пределов в случайных процессах
 § 9.Теория восстановления на всей прямой
 § 10.Задачи
Глава XII.Случайные блуждания в R1
 § 1.Основные понятия и обозначения
 § 2.Двойственность. Типы случайных блужданий
 § 3.Распределение лестничных высот. Факторизация Винера–Хопфа
 § 4.Примеры
 § 5.Применения
 § 6.Одна комбинаторная лемма
 § 7.Распределение лестничных моментов
 § 8.Закон арксинуса
 § 9.Различные дополнения
 § 10.Задачи
Глава XIII.Преобразование Лапласа. Тауберовы теоремы. Резольвенты
 § 1.Определения. Теорема непрерывности
 § 2.Элементарные свойства
 § 3.Примеры
 § 4.Вполне монотонные функции. Формулы обращения
 § 5.Тауберовы теоремы,
 § 6.Устойчивые распределения
 § 7.Безгранично делимые распределения
 § 8.Многомерный случай
 § 9.Преобразования Лапласа для полугрупп
 § 10.Теорема Хилле–Иосиды
 § 11.Задачи
Глава XIV.Применение преобразования Лапласа
 § 1.Уравнение восстановления: теория
 § 2.Уравнение типа уравнения восстановления: примеры
 § 3.Предельные теоремы, включающие распределения арксинус
 § 4.Периоды занятости и соответствующие ветвящиеся процессы
 § 5.Диффузионные процессы
 § 6.Процессы размножения и гибели. Случайные блуждания
 § 7.Дифференциальные уравнения Колмогорова
 § 8.Пример: чистый процесс размножения
 § 9.Вычисление эргодических пределов и времен первого прохождения
 § 10.Задачи
Глава XV.Характеристические функции
 § 1.Определение. Основные свойства
 § 2.Специальные плотности. Смеси
 § 3.Единственность. Формулы обращения
 § 4.Свойства регулярности
 § 5.Центральная предельная теорема для одинаково распределенных слагаемых
 § 6.Условие Линдеберга
 § 7.Характеристические функции многомерных распределений
 § 8.Две характеризации нормального распределения
 § 9.Задачи
Глава XVI.Асимптотические разложения, связанные с центральной предельной теоремой
 § 1.Обозначения
 § 2.Асимптотические разложения для плотностей
 § 3.Сглаживание
 § 4.Асимптотические разложения для распределений
 § 5.Теорема Берри–Эссеена
 § 6.Асимптотические разложения в случае различно распределенных слагаемых
 § 7.Большие отклонения
Глава XVII.Безгранично делимые распределения
 § 1.Безгранично делимые распределения
 § 2.Канонические формы. Основная предельная теорема
 § 3.Примеры и специальные свойства
 § 4.Специальные свойства
 § 5.Устойчивые распределения и их области притяжения
 § 6.Устойчивые плотности
 § 7.Схема серий
 § 8.Класс L
 § 9.Частичное притяжение. "Универсальные законы"
 § 10.Бесконечные свертки
 § 11.Многомерный случай
 § 12.Задачи
Глава XVIII.Применение методов Фурье к случайным блужданиям
 § 1.Основное тождество
 § 2.Конечные интервалы. Вальдовская аппроксимация
 § 3.Факторизация Винера–Хопфа
 § 4.Выводы и применения
 § 5.Две более основательные теоремы
 § 6.Критерии возвратности
 § 7.Задачи
Глава XIX.Гармонический анализ
 § 1.Равенство Парсеваля
 § 2.Положительно определенные функции
 § 3.Стационарные процессы
 § 4.Ряды Фурье
 § 5.Формула суммирования Пуассона
 § 6.Положительно определенные последовательности
 § 7.L2-теория
 § 8.Случайные процессы и стохастические интегралы
 § 9.Задачи
Ответы на задачи
Литература
Предметный указатель
Именной указатель

Вступление к тому 1
top

Предисловие переводчика
top

Вниманию читателей предлагается новый перевод двухтомного курса В.Феллера "Введение в теорию вероятностей и ее приложения". В.Феллер (1906–1970) – один из выдающихся представителей современной теории вероятностей – родился в Загребе (Югославия). Математику изучал в Геттингенском университете в Германии, где получил в 1926 г. степень доктора. В 1933 г. покинул Германию. Работал в Копенгагене и Стокгольме и в 1939 г. переехал в США. Профессор Брауновского (1939–1945), Корнеллского (1945–1950) и Принстонского (1950–1970) университетов. Член ряда академий и научных обществ.

Перевод выполнен с последних английских изданий (с пересмотренного третьего издания первого тома, 1970, и со второго издания второго тома, 1967). Феллер посвятил созданию, переработке и улучшению курса почти четверть века и делал это с неослабевающим энтузиазмом, никогда не уставая от этого занятия. Ни одна другая книга по теории вероятностей не может сравниться с этой – так удачно в ней соединены математическая строгость, совершенство доказательств и многочисленность рассматриваемых приложений. Излагая самые сложные математические вопросы, автор не упускает из виду тех явлений действительности, к которым может быть применена развиваемая теория. Характер курса таков, что он еще долго не устареет.

Воспроизведенные ниже предисловия к прежним изданиям первого тома (как к русским, так и к английским) позволяют мне быть более кратким. В этом томе в целом удачно демонстрируется тот факт, что сравнительно простые модели позволяют хотя бы в первом приближении правильно описать широкий круг практических задач (такими являются, например, модели размещений r шаров по n ящикам и урновые модели). Во многих случаях, особенно там, где интуиция не подсказывает правильного порядка соответствующих вероятностей, автор приводит численные результаты. Большое внимание уделено различным приближенным формулам. Их точности иллюстрируется примерами. Используемые при этом рассуждения "типичны для многих предельных теорем теории вероятностей" (с.122).

Весьма полезны (и не только для начинающих читателей) приведенные в томе результаты "случайных экспериментов", которые создают представление о том, как выглядит "случайность" и сколь неожиданными могут оказаться отклонения от интуитивных представлений о ней.

В связи с результатами случайных экспериментов довольно рано ставится вопрос о способах проверки согласия модели с экспериментом и о способах оценки неизвестных вероятностей по данным опыта. Используется критерий X2, упоминается (по конкретному поводу) понятие оценки максимального правдоподобия (с.66), указываются некоторые критерии случайности. Эта тенденция возможно более раннего показа типичных "статистических выводов", несомненно, целесообразна.

Следует отметить, что автор постоянно заботится о придании терминологии надлежащей точности (см., например, замечание на с.322 о термине "рекуррентное событие"). Это очень важная сторона дела. Часто начинающие изучать теорию вероятностей запутываются, так как, скажем, слово "событие" на одних и тех же страницах учебников используют и в описательном "донаучном" смысле, и в смысле, предписываемом аксиоматической теорией. Точно так же выражение "произведем п независимых наблюдений случайной величины X" употребляют обычно без упоминания о том, что оно не имеет смысла в аксиоматической теории и служит лишь "разговорным вариантом" выражения "рассмотрим п независимых случайных величин, имеющих одно и то же распределение вероятностей".

Ограничение дискретными пространствами элементарных событий позволяет свести весь используемый аппарат к комбинаторике и к производящим функциям, а в случае, когда последние рациональны, к разложению их на простейшие дроби как методу исследования соответствующих распределений вероятностей. Убедительно показана мощь этих методов (гл.III, XII–XIV, XVI).

В качестве "дефекта" ограничения дискретным случаем автор отмечает, что оно "уменьшает изящество математических рассуждений" (с.211). Можно добавить к этому, что в рамках теории, использующей дискретные пространства элементарных событий, оказывается невозможным отразить тесные и важные связи теории вероятностей с другими разделами современной математики. "Дискретный подход" позволяет прекрасно объяснить идею независимости" в меньшей степени идею марковской зависимости и совсем оставляет в стороне идею "спектрального анализа".

При подготовке к изданию перевода первого тома мне оказали большую помощь К.А.Боровков, А.М.Зубков, В.Г.Миранцев, В.В.Ульянов, А.П.Ушакова, В.Г.Ушаков, Н.Г.Ушаков и редактор издательства Г.М.Ильичева. Как и в работе над вторым томом, я пользовался советами А.В.Прохорова и В.В.Сазонова. Им всем я выражаю глубокую благодарность.

Ю.Прохоров
Москва, август 1983

Из предисловия ко второму русскому изданию
top

Первое издание книги Феллера получило в СССР широкое признание. Сейчас вниманию читателей предлагается перевод второго английского издания, во многих деталях усовершенствованного автором. Во втором английском издании книга по-прежнему называется "Введение в теорию вероятностей и ее приложения", первый том двухтомного курса. Так как публикация второго тома вновь откладывается, то в русском издании сохранен подзаголовок ["дискретные распределения" – подзаголовок русского перевода первого издания. – Ю.П.], указывающий на принцип отбора материала, принятый автором для первого тома своего курса.

Именно этот принцип отбора материала позволяет книге Феллера занять самостоятельное место в литературе по теории вероятностей. Ограничиваясь дискретными распределениями, автор имеет возможность достигнуть вполне современной строгости и отчетливости изложения, не выходя за пределы элементарных чисто арифметических средств, и на твердой теоретической основе довести читателя до ряда важных принципиальных вопросов и большого числа практически интересных задач.

Несомненно, что при серьезном систематическом изучении теории вероятностей нельзя оставить в стороне непрерывные распределения. Но хорошо известно, что точное определение таких понятий, как условная функция распределения

F(x|y)=P(xi < x|nu = y)

случайной величины xi при заданном значении nu = у случайной величины nu, в случае непрерывных распределений требует трудно воспринимаемых формальных конструкций, что строгое и в то же время общее изложение вопроса о суммировании произвольных независимых случайных величин требует хорошего владения теорией интеграла Стилтьеса и т.д. Ввиду практической важности непрерывных распределений часто обходятся более элементарными и не всегда строгими средствами. Но именно тем, кто для случая непрерывных распределений ограничится несколько кустарным или не вполне строгим изложением, будет особенно полезно проследить уже с полной отчетливостью параллельное развитие основных вероятностных идей для дискретного случая. Подробное изучение теории и применений производящих функций целочисленных случайных величин (см. гл.XI книги) является хорошим введением в более трудную и общую теорию характеристических функций произвольных случайных величин. Монографическое изучение марковских процессов с конечным или счетным числом состояний, данное в гл.XV–XVII, будет полезно многим читателям, предполагающим впоследствии изучать общую теорию случайных процессов.

Более квалифицированный читатель, для которого указанные преимущества первоочередного изучения дискретных распределений не существенны, заинтересуется книгой Феллера по преимуществу просто в качестве собрания большого числа частных задач и просчитанных до получения вполне конкретных результатов примеров. При разборе задач Феллер выдвигает на первый план решение их "прямыми", специфически вероятностными средствами. Эта тенденция видеть за аналитическими преобразованиями их "вероятностный" смысл принадлежит к числу наиболее ценных сторон книги Феллера. Заслуживает внимания также стремление автора книги на тщательно подобранных примерах наглядно показать характер действия вероятностных закономерностей. Во многих случаях автору удается ввести читателя в действительно интересные вопросы сопоставления статистических данных с вероятностной теорией явления.

А.Н.Колмогоров
1964

Предисловие к третьему изданию
top
Нейгебауэру
о et praesidium et dulce decus meum

Когда эта книга впервые была задумана (более 25 лет тому Назад) немногие математики за пределами Советского Союза видели в теории вероятностей полноправную ветвь математики. Приложения имели ограниченные цели, а исследования конкретных проблем часто приводили к непостижимым усложнениям. Если учесть эти обстоятельства, то задуманная книга была бы написана не для существовавшей тогда аудитории и не удовлетворяла бы осознанным в то время потребностям. Однако автор надеялся привлечь внимание к мало известным сторонам теории вероятностей, установить связи между отдельными ее частями, развить единые методы и указать на возможные или вероятные приложения. Благодаря возрастанию интереса к теории вероятностей книгу неожиданно часто использовали те, кто работал за пределами математических дисциплин. Ее широкое применение в те годы объяснимо, ибо принятая в ней точка зрения была новой, а изложенный материал был недоступен иным путем. Но книга остается популярной даже и теперь, когда содержание большей части ее глав можно найти в работах, посвященных отдельным областям и хорошо приспособленных для удовлетворения более специальных нужд. По этой причине и в новом издании характер книги остался тем же самым. Я надеюсь, что она будет продолжать обслуживать самые разнообразные требования и что по-прежнему найдутся читатели, которые прочтут ее Просто для удовольствия и из любознательности.

На протяжении многих лет я с благодарностью получал многочисленные сообщения от тех, кто пользовался книгой, и эти сообщения были причиною различных усовершенствований. Многие параграфы были переписаны, чтобы облегчить изучение. Процесс чтения облегчен также за счет лучшего шрифта и благодаря превосходной редакторской работе, которую проделала г-жа Мак-Дугал, сохранившая сочувствие к требованиям читателей и доводам здравого смысла, несмотря на свою принадлежность к профессиональным редакторам.

Наибольшие изменения произведены в гл.III. Вопросы, входящие в эту главу, были включены лишь во второе издание. Практической причиной этого явилось прежде всего неожиданное открытие, что ее увлекательные выводы можно получить элементарными методами. Старое изложение опиралось на остроумные комбинаторные соображения, которые теперь заменены более простыми и более естественными вероятностными соображениями. По существу эта глава написана заново.

Среди прочих добавлений наиболее заметными являются новые параграфы, посвященные ветвящимся процессам, цепям Маркова и теореме Муавра – Лапласа. Глава XIII перестроена; небольшие изменения сделаны во многих местах книги; появились новые примеры и задачи.

Я сожалею о том, что именной указатель может ввести в заблуждение, но я чувствовал себя обязанным давать точную ссылку каждый раз, когда идея или пример восходили к определенному источнику. Это означало, увы, что цитаты часто берутся из попутных замечаний и поэтому редко отражают истинный характер цитируемой статьи. Кроме того, многие примеры и задачи были навеяны чтением нематематических статей, в которых другими методами изучались сходные положения. (В написанных позже учебниках при цитировании этих нематематических статей считают, что они содержат мои примеры. Это показывает, как быстро развивается теория вероятностей, но одновременно показывает и ограниченную полезность цитат.) Недостаток места и умения помешали мне дать более подробные исторические указания и описать, каким образом теория вероятностей от полумистических рассуждений двадцатых годов перешла в современное состояние процветания.

На протяжении многих лет я имел благоприятную возможность работать со студентами и своими более молодыми коллегами. Я многим обязан их помощи и их воодушевлению. Возможность работать с ними явилась во многих отношениях следствием той поддержки, которую оказывало исследованиям по теории вероятностей, проводящимся в Принстонском университете, Научно-исследовательское управление Армии США.

Я выражаю особую благодарность Дж.Голдману за серьезный меморандум, описывающий его педагогический опыт, и Л.Питту за преданную помощь при чтении корректур.

Вильям Феллер
Июль 1967

Предисловие к пересмотренному третьему изданию
top

В отличие от первого издания книги третье ее издание содержало тревожащее число неточностей. В настоящем пересмотренном издании все обнаруженные неточности устранены. Многие формулировки улучшены, а также добавлены указания к задачам в тех случаях, когда это не требовало переверстки. Я благодарен издательству, разрешившему сделать эти дорогостоящие изменения, которые направлены к тому, чтобы книга читалась более легко.

Почти все изменения были предложены или профессором Р.Махолом и доктором Дж.Крофтом, работающими вместе в Чикаго, или подполковником (теперь в отставке) Королевской армии Дании Пребеном Кюлем. Они прочли книгу необычайно внимательно и с глубоким пониманием. Мне была весьма полезна последовавшая в результате этого приятная переписка.

Принстон, 1970


Предисловие к первому изданию
top

Первоначально у автора было намерение написать книгу об аналитических методах теории вероятностей, которая трактовала бы эту теорию с точки зрения чистой математики. Изложение при этом было бы более единообразным и поэтому более удовлетворительным в эстетическом отношении; кроме того, оно было бы привлекательнее для чистых математиков. Однако щедрая поддержка, оказываемая Научно-исследовательским управлением Военно-морских сил США работам по теории вероятностей, ведущимся в Корнеллском университете, склонила автора к скорее ведущей к успеху, но менее благодарной попытке удовлетворить разнородные запросы более широкого круга читателей.

Целью этой книги является строгое изложение теории вероятностей как самостоятельной математической дисциплины, избегающее нематематических понятий. В то же время автор старался описать эмпирические основания теории вероятностей и развить у читателя ощущение всего многообразия ее приложений. Чтобы достигнуть второй цели, приведены многочисленные задачи, расчеты и примеры, которые прерывают основной ход изложения. Они четко выделены в тексте и отличаются более образным и менее формальным языком. В книгу включено некоторое количество специальных тем, чтобы показать силу общих методов и сделать книгу более полезной специалистам различных направлений. Чтобы облегчить чтение, отступления (detours) от основного пути отмечены звездочкой. Отмеченные разделы для понимания остальной части текста не обязательны.

Автором была предпринята серьезная попытка достичь единства методов. Специалисты найдут в книге много упрощений в существующих доказательствах, а также и новые результаты. В частности, для нужд этой книги была развита теория рекуррентных событий. Она позволяет по-новому изложить теорию цепей Маркова, что приводит к упрощениям даже в случае конечного числа состояний.

Примеры сопровождаются задачами (числом около 340), причем для большей части задач даны полные решения. Некоторые из этих задач – простые упражнения, но в основном они содержат добавочный иллюстративный материал или же так или иначе дополняют текст. Одно из назначений этих примеров и задач – развить вероятностную интуицию читателя и его умение формулировать вероятностные утверждения. Решение задач, кажущихся трудными, может потребовать совсем незначительных усилий, если их сформулировать естественным образом и включить в надлежащий контекст, а также предпослать им несколько разобранных примеров.

В преподавании теории вероятностей часто стремятся возможно быстрее сводить вероятностные задачи к задачам математического анализа, забывая при этом особенности самой этой теории. Такой подход основан на негодном определении случайной величины, которое обычно вводится в самом начале. В полную противоположность этому настоящая книга построена на понятии пространства элементарных событий. Вводить случайные величины без этого понятия – значит демонстрировать искусство вводить в заблуждение.

Чтобы отразить истинное положение вещей и избежать при этом теоретико-множественных и других чисто математических трудностей, в этом томе рассматриваются только дискретные пространства элементарных событий. Это жесткое ограничение, но его будут приветствовать читатели, не являющиеся математиками. Оно позволяет включить в книгу специальные вопросы, которые нелегко найти в литературе, и в то же время дает возможность, начав изложение элементарно, почти исчерпывающим образом рассмотреть такие глубокие темы, как теория случайных блужданий и теория цепей Маркова. Общая теория случайных величин и их распределений вероятностей, предельные теоремы, теория диффузионных процессов и некоторые другие темы отложены до следующего тома.

Эта книга не могла бы быть написана без поддержки Научно-исследовательского управления Военно-морских сил США. Как одно из следствий этой поддержки возникли постоянные личные контакты с Дж. Л, Дубом; его критические замечания и неизменно одобрительное отношение были неоценимы. Ему я выражаю свою особую благодарность. Затем я благодарю Дж.Риордана, который внимательно прочитал два варианта рукописи. Многие поправки и усовершенствования были предложены моей женой, которая прочитала и рукопись, и корректуру книги.

Автор обязан также Чжун Кайлаю, М.Донскеру и С.Голдбергу, которые прочитали рукопись и исправили некоторые неточности; решения большинства задач были подготовлены С.Голдбергом. В заключение я благодарю К.Холленбах, которая терпеливо и искусно перепечатала рукопись, а также Е.Ельяша, В.Хоффмана и Дж. Р, Кинни за помощь при чтении корректур.

Вильям Феллер
Корнеллский университет
Январь 1950 г.

Вступление к тому 2
top

Из предисловия к русскому изданию 1967 г.
top

Второй том книги известного американского математика В.Феялера "Введение в теорию вероятностей и ее приложения" вышел в США в 1966 г. Несмотря на большой промежуток времени между выходом первого и второго томов, оба тома имеют общий замысел и составляют единое целое. Книга дает строгое изложение теории вероятностей как самостоятельного раздела математики и в то же время знакомит читателя с опытными основаниями теории и различными применениями. Последнее достигается включением большого числа примеров и задач.

Книга очень богата содержанием. Многочисленные отступления от основного текста содержат сведения, интересные и специалистам. Большая работа, проведенная автором при подготовке второго тома, позволила существенно упростить изложение целых разделов (например, вывод асимптотических формул в теории случайных блужданий и задачах о разорении и многое другое).

Изложение тщательно продумано. Оно часто дополняется замечаниями, отражающими отношение автора к приводимым фактам (см., например, замечание в гл.VI, 7, о том, что рассмотрение в теории очередей потоков вызовов с независимыми промежутками между вызовами и с законом распределения длины этих промежутков, отличным от вырожденного или показательного, создает лишь иллюзию общности; трудно, говорит автор, найти примеры таких процессов, кроме разве движения автобуса по кольцевому маршруту без расписания). Напомню, что в первом томе автор удачно продемонстрировал тот факт, что сравнительно простые модели позволяют, хотя бы в первом приближении, правильно описать широкий круг практических задач (такими моделями в первом томе являются, например, размещения частиц по ячейкам, урновые схемы и случайные блуждания). Во многих случаях, где интуиция не подсказывает правильного порядка соответствующих вероятностей, автор приводил численные результаты. Подчеркивался ряд свойств случайности, идущих вразрез с интуитивными представлениями (закон арксинуса, пропорциональность времени до n-го возвращения величине n2 и т.п.). Эти тенденции сохраняются и во втором томе (см., в частности, неоднократное обсуждение парадокса инспекции и сходных тем).

После того как разобран дискретный случай, элементарная теория непрерывных распределений требует лишь нескольких слов дополнительного объяснения. Поэтому до всякой общей теории, в первых трех главах, автор излагает задачи, связанные с тремя важнейшими распределениями – равномерным, показательным и нормальным. При этом автор затрагивает и ряд глубоких вопросов (случайные разбиения и теоремы о покрытиях, отклонение эмпирического распределения от теоретического, характеризация нормального распределения независимостью статистик, структура некоторых стационарных нормальных последовательностей и т.п.).

Необходимые сведения из теории меры сообщаются в четвертой главе. Автор подчеркивает вспомогательный характер этих сведений (что отличает книгу Феллера от ряда других современных руководств, где до трети объема уходит на теорию меры и интеграла).

Важную роль играет гл.VI, являющаяся, как замечает автор, собранием введений во все последующие главы.

В настоящем томе, по-видимому, впервые излагается так обстоятельно теория преобразований Лапласа в применении к вероятностным проблемам (гл.VII, XIII, XIV). Много места отведено вопросам теории восстановления и случайным блужданиям (гл.VI, XI, XII, XIV и XVIII). Предельные теоремы для сумм независимых величин излагаются дважды: сначала как иллюстрация операторных методов (гл.IX), а затем в общей форме в гл.XVII.

Можно надеяться, что выход в свет русского издания второго тома книги Феллера окажет заметное воздействие на многие стороны развития теории вероятностей, в частности сильно повлияет на характер преподавания теории вероятностей, позволив, наконец, привести его в соответствие с современными требованиями.

Профессор Феллер, узнав о подготовке перевода второго тома, любезно прислал список ряда необходимых исправлений, которые были внесены в текст. Я весьма благодарен ему за эту любезность.

В работе над переводом существенную помощь мне оказали А.В.Прохоров и В.В.Сазонов. Они внимательно прочли рукопись перевода и сделали ряд ценных замечаний, которыми я воспользовался. Они также указали на ряд неточностей в оригинале. Пользуюсь случаем выразить им свою глубокую благодарность.

Ю.Прохоров
9 мая 1967 г.

От переводчика
top

План второго английского издания данного тома (с которого выполнен перевод) в целом повторяет план его первого издания, и в то же время автором внесено в текст большое число изменений. Подробно о них сказано в предисловии автора.

При подготовке перевода второго тома неоценимую помощь оказал мне А.Прохоров, а в работе над отдельными частями текста мне помогали А.Архангельский, А.Бряндинская, В.Матвеев, А.Ушакова, В.Ушаков, Н.Ушаков. Всем им я выражаю свою глубокую благодарность.

Ю.Прохоров
20 апреля 1983 г.

Предисловие к первому изданию
top

О.Нейгебауэру
О et praesidium et dulce decus rneum

В то время когда писался первый том этой книги (между 1941 и 1948 гг.), интерес к теории вероятностей еще не был столь широким. Преподавание велось очень ограниченно, и такие вопросы, как цепи Маркова, которые теперь интенсивно используются в самых различных дисциплинах, рассматривались лишь как весьма специальные главы чистой математики. Поэтому первый том можно уподобить годному на все случаи жизни путеводителю для человека, отправляющегося в чужую страну. Чтобы отразить сущность теории вероятностей, в первом томе нужно было подчеркнуть как математическое содержание этой науки, так и удивительное разнообразие потенциальных применений. Некоторые предсказывали, что неизбежно возникающие из этой задачи колебания степени трудности изложения ограничат полезность книги. На самом деле первым томом книги широко пользуются и сейчас, когда новизна этой книги пропала, а ее материал (включая способ изложения) можно почерпнуть из более новых книг, написанных для специальных целей. Книга, как нам кажется, все еще завоевывает новых друзей. Тот факт, что неспециалисты не застряли в местах, оказавшихся трудными для студентов-математиков, показывает невозможность объективного измерения уровня трудности; этот уровень зависит от типа информации, которую ищет читатель, и от тех деталей, которые он готов пропустить. Так, путешественник часто стоит перед выбором: взбираться ли ему на гору самому или использовать подъемник.

Ввиду сказанного второй том написан в том же самом стиле, что и первый. Он включает более трудные разделы математики, но значительная часть текста может восприниматься с различной степенью трудности. Поясним это на примере способа изложения теории меры. Гл.IV содержит неформальное введение в основные идеи теории меры, а также дает основные понятия теории вероятностей. В этой же главе перечисляются некоторые факты теории меры, применяемые в последующих главах для того, чтобы сформулировать аналитические теоремы в их простейшей форме и избежать праздной дискуссии об условиях регулярности. Основное назначение теории меры в этой связи состоит в том, чтобы оправдать формальные операции и переходы к пределу, чего никогда не потребовал бы нематематик. Поэтому читатели, заинтересованные в первую очередь в практических результатах, никогда не почувствуют какой-либо необходимости в теории меры.

Чтобы облегчить доступ к отдельным темам, изложение во всех главах сделано столь замкнутым, сколь это было возможно. Иногда частные случаи разбираются отдельно от общей теории. Некоторые темы (такие, как устойчивые законы или теория восстановления) обсуждаются в нескольких местах с различных позиций. Во избежание повторений определения и иллюстративные примеры собраны в гл.VI, которую можно описать как собрание введений к последующим главам. Остов книги образуют гл.V, VIII и XV. Читатель сам решит, сколько подготовительных глав нужно ему прочитать и какие экскурсы произвести.

Специалисты найдут в этом томе новые результаты и доказательства, но более важной представляется попытка сделать единой общую методологию. В самом деле, некоторые части теории вероятностей страдают от того, что они недостаточно внутренне согласованы, а также от того, что группировка материала и способ изложения в большой степени определяются случайностями исторического развития. В образующейся путанице тесно связанные между собой проблемы выступают разобщенными, а простые вещи затемняются усложненными методами. Значительные упрощения были достигнуты за счет систематического применения и развития наилучших доступных сейчас методов. Это относится, в частности, к такой беспорядочной области, как предельные теоремы (гл.XVI, XVII). В других местах упрощения были достигнуты за счет трактовки задач в их естественном контексте. Например, элементарное исследование специального случайного блуждания привело к обобщению асимптотической оценки, которая ранее была выведена тяжелыми, трудоемкими методами в математической теории страхования (и независимо, при более ограничительных условиях, в теории очередей).

Я пытался достичь математической строгости, не впадая в педантизм. Например, утверждение, Что 1/(1 +xi2) является характеристической функцией для 1/2e-|x| представляется мне желательным и законным сокращением для логически корректного варианта: функция, которая в точке xi принимает значение 1/(1 + xi2), является характеристической функцией для функции, которая в точке х принимает значение 1/2e-|x|.

Боюсь, что краткие исторические замечания и ссылки не отдают должного многим авторам, внесшим свой вклад в теорию вероятностей. Однако всюду, где было возможно, я старался сделать это. Первоначальные работы во многих случаях перекрыты более новыми исследованиями, и, как правило, полные ссылки даются только на статьи, к которым читатель может обратиться для получения дальнейшей информации. Например, нет ссылок на мои собственные работы по предельным теоремам, в то же время какая-либо статья, описывающая результаты наблюдений или идеи, лежащие в основе примера, цитируется, даже если она совсем не содержит математики. В этих обстоятельствах, авторский указатель не дает никаких сведений о важности тех или иных исследований для теории вероятностей. Другая трудность состояла в справедливой оценке работ, которым мы обязаны новыми направлениями исследований, новыми подходами, новыми методами. Некоторые теоремы, рассматривавшиеся в свое время как поразительно оригинальные и глубокие, теперь получили простые доказательства и выступают в окружении более тонких результатов. Трудно воспринимать такие теоремы в их исторической перспективе и нелегко понять, что здесь, как и в других случаях, первый шаг значит очень многое.

Я благодарен Исследовательскому бюро армии США за поддержку моей работы по теории вероятностей в Принстонском университете, где мне помогали Дж.Голдмэн, Л.Питт, М.Силверстейн. Они устранили значительное число неточностей и неясных мест. Все главы переписывались много раз, и первоначальные варианты предшествующих глав распространялись среди моих друзей. Таким образом, благодаря замечаниям Дж.Эллиота, Р.С.Пинхема и Л.Дж. Сэвиджа возник ряд улучшений. Я особенно благодарен Дж. Л.Дубу и Дж.Волфовицу за советы и критику. График случайного блуждания Коши подготовлен Г.Тротером. За печатанием наблюдала г-жа X. Мак-Дугл, и внешний вид книги многим обязан ей.

Вильям Феллеп
Октябрь 1965 г.

Предисловие ко второму изданию
top

Характер и структура книги остались без изменений, но весь текст подвергся основательному пересмотру. Многие разделы были переписаны полностью (в частности, гл.XVII) и были добавлены некоторые новые параграфы. В ряде мест изложение упрощено благодаря усовершенствованным (а иногда и новым) рассуждениям. В текст был также включен новый материал.

При подготовке первого издания меня преследовал страх, что объем получится чрезмерно большим. ИзНза этого, к сожалению, я провел несколько бесплодных месяцев, сокращая первоначальный текст и выделяя отдельные места в мелкий шрифт. Этот ущерб теперь возмещен, и много усилий было потрачено на то, чтобы облегчить чтение книги. Встречающиеся время от времени повторения упрощают независимое чтение отдельных глав и позволяют связать некоторые части этой книги с материалом первого тома.

Расположение материала описано в предисловии к первому изданию, воспроизведенному здесь (см. второй абзац и далее).

Я благодарен многим читателям за указание ошибок и упущений. Особо я благодарю Хаджала (D.A.Hejhal) из Чикаго за весьма полный и впечатляющий список опечаток и за замечания, касающиеся многих мест книги.

Вильям Феллер
Январь 1970 г., Принстон

К моменту кончины автора работа над рукописью уже была завершена, но корректуры получены не были. Я благодарю издателей, выделивших сотрудника для тщательного сличения корректуры с рукописью и за составление указателя. Проверку математического содержания книги произвели сообща Голдмэн (J.Goldman), Грюнбаум (A.Grunbaum), Маккин (Н.МсКеаn), Питт (L.Pitt) и Питтенджер (A.Pittenger). Каждый математик понимает, какой невероятный объем работы стоит за этим. Я выражаю свою глубокую признательность этим ученым и обращаю к ним слова искренней благодарности за их бескорыстный труд.

Клара Н.Феллер
Май 1970 г.

Об авторе
top
dop Вильям ФЕЛЛЕР (1906–1970)

Выдающийся американский математик, член Национальной академии наук США. Окончил Загребский университет (1925); доктор философии Геттингенского университета (1926). С 1950 г. – профессор Принстонского университета (США). Основные труды В. Феллера относятся к теории вероятностей и ее приложениям (в генетике, физике, экономике). Получил ряд первостепенных результатов в области предельных теорем теории вероятностей и теории диффузных случайных процессов. Автор заслужившего мировое признание учебника по теории вероятностей.