URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Горобец Б.С. Теория вероятностей, математическая статистика и элементы случайных процессов: Упрощенный курс Обложка Горобец Б.С. Теория вероятностей, математическая статистика и элементы случайных процессов: Упрощенный курс
Id: 256414
599 р.

Теория вероятностей, математическая статистика и элементы случайных процессов:
Упрощенный курс. Изд. стереотип.

2020. 232 с.
Типографская бумага

Аннотация

Первые десять глав настоящей книги представляют собой краткий базовый курс по теории вероятностей и математической статистике, преподаваемый на всех специальностях Московского государственного университета инженерной экологии (бывший МИХМ). Главы 11–18 содержат материалы по математической статистике и элементам случайных процессов, преподаваемые студентам специальностей "Прикладная математика" и "САПР".

В книге используется как можно более... (Подробнее)

"...Математики с помощью филигранной техники развили систему строгого доказательства множества теорем, разобрались в многочисленных тонкостях и сделали теорию вероятностей частью математической науки. Все прекрасно! Но теперь теория вероятностей стала малодоступной для понимания огромной массы студентов, основной специальностью которых является не математика, а другие естественные науки, особенно инженерные...
Такой неосложненный теорией курс нужен всем...
Уверен, курс Б. С. Горобца станет примером".

Академик АН Грузии А. А. Рухадзе>


Оглавление
top
Предисловие (А. А. Рухадзе)8
Предисловие автора10
Обозначения12
Глава 1. Вводная13
1.1. О случайной величине и ее значащих цифрах13
1.2. Из новейшей истории: копейка «нулевых» годов — жертва ошибки округления Центробанком15
1.3. Правила округления18
1.4. Задачники невольно приучают к неслучайным величинам21
1.5. Два предостережения от броска в другую крайность26
1.6. Об эпидемии фиктивной точности27
1.7. Примеры парадоксальных задач по ТВ на проверку «здравого смысла»27
Раздел I Случайное событие30
Глава 2. Вероятность случайного события30
2.1. Случайный опыт и случайное событие30
2.2. Классическая вероятность события32
2.3. Статистическая вероятность события34
2.4. Полная группа событий, алгебраические действия с событиями35
2.5. Геометрическая вероятность события37
2.6. Аксиомы Колмогорова38
2.7. Сложение и умножение вероятностей38
2.8. Условная вероятность40
2.9. Формула полной вероятности41
2.10. Формула Байеса (теорема гипотез)42
Раздел II Случайная величина46
Глава 3. Формула Бернулли. Математическое ожидание и дисперсия дискретной случайной величины46
3.1. Схема испытаний Бернулли46
3.2. Дискретная случайная величина. Распределение вероятностей48
3.3. Математическое ожидание случайной величины51
3.4. Дисперсия случайной величины53
3.5. Математическое ожидание и дисперсия при биномиальном законе распределения (законе Бернулли)55
3.6. Распределение Пуассона56
Глава 4. Нормальное распределение62
4.1. Многократные испытания. Локальная формула Муавра—Лапласа62
4.2. Функция Гаусса64
4.3. Интеграл Пуассона65
4.4. Функция Лапласа70
4.5. Интеграл вероятностей нормально распределенной случайной величины72
4.6. Интегральная формула Муавра—Лапласа73
4.7. Правило трех сигм75
Глава 5. Выборка и моменты случайной величины77
5.1. От теории вероятностей к математической статистике. Понятие выборки77
5.2. Дисперсия средней случайной величины79
5.3. Моменты случайной величины82
Глава 6. Сглаживание статистических рядов нормально и равномерно распределенных величин. Показательный закон распределения88
6.1. Гистограмма88
6.2. Сглаживание нормально распределенной величины89
6.3. Сглаживание равномерно распределенной величины94
6.4. Показательный закон распределения97
Глава 7. Оценка точности средних величин101
7.1. Точность определения средней величины по Стьюденту101
7.2. Точность определения среднего квадратичного отклонения по распределению «хи-квадрат»107
Глава 8. Проверка статистических гипотез110
8.1. Статистическая гипотеза110
8.2. Критерий согласия «хи-квадрат»113
8.3. Проверка гипотезы: распределена ли непрерывная случайная величина по предполагаемому закону?117
8.4. Проверка гипотезы: значимо ли различаются две выборки при альтернативных испытаниях? (Случай одной степени свободы)120
8.5. Критерий согласия Колмогорова124
Раздел III Системы случайных величин (случайные векторы)127
Глава 9. Корреляция случайных величин127
9.1. Две случайные величины, связанные статистически127
9.2. Корреляционный момент и коэффициент корреляции131
9.3. Вычисление коэффициента корреляции134
9.4. Доверительный интервал для коэффициента корреляции139
9.5. Корреляция рангов140
Глава 10. Регрессии143
Глава 11. Метод наименьших квадратов149
11.1. Линейная зависимость149
11.2. Квадратичная зависимость151
11.3. Гиперболическая зависимость (дробно-линейная функция)154
11.4. Экспоненциальная зависимость155
Глава 12. Корреляционная матрица157
12.1. От коррелированных к некоррелированным признакам157
12.2. Собственные векторы и собственные значения матрицы160
12.3. Метод главных компонент (на примерах)163
Глава 13. Понятие о дисперсионном анализе170
Раздел IV Элементы случайных процессов174
Глава 14. Случайная функция174
14.1. Реализация, сечение, математическое ожидание, дисперсия174
14.2. Корреляционная функция177
Глава 15. Стационарный случайный процесс181
15.1. Математическое ожидание, дисперсия и корреляционная функция181
15.2. Пример расчета характеристик процесса, регистрируемого на опыте183
Глава 16. Разложение стационарной случайной функции в ряды190
16.1. Каноническое разложение случайной функции190
16.2. Спектральное разложение функции в ряд Фурье на конечном интервале192
16.3. Дельта-функция196
Глава 17. Спектральная плотность стационарной случайной функции200
17.1. Спектральное представление функции на бесконечном интервале с помощью интеграла Фурье200
17.2. Белый шум205
Глава 18. Преобразование стационарной случайной функции линейной системой209
18.1. Эргодичность стационарной случайной функции209
18.2. Дифференциальный оператор и частотная характеристика системы209
18.3. Алгоритм преобразования сигнала линейной системой213
Литература216
Приложение 1-10217

Предисловие А.А.Рухадзе
top

С "теорией вероятностей" человек был знаком с древних времен, до появления современной цивилизации. Первобытный человек, выходя на охоту, выбирал время и место, когда и где ему казалось наиболее вероятно встретиться с интересующим его зверем. Уже на этом этапе он понимал, что бывают события, скоррелированные между собой и не скоррелированные; и даже взаимно исключающиеся. И, наверно, в своих рассуждениях он считал, что скоррелированные события происходят с одной и той же вероятностью, за первым следует второе событие с единичной вероятностью (достоверностью). Наверное, он чувствовал, что вероятность одновременных проявлений некоррелированных событий немного меньше вероятностей каждого из событий по отдельности; в случае же взаимно исключающих событий появление первого события с единичной вероятностью исключало появление второго.

С развитием цивилизации человека и появлением отдельных наук в каждой научной дисциплине изучали элементы теории вероятностей случайных событий и случайных величин в приспособлении к данной дисциплине. Естественно, что элементы теории вероятностей изучались в первую очередь в научно-естественных дисциплинах — в физике, химии, биологии, геологии и т.п. С другой стороны, с развитием этих наук математика все больше внедрялась в них. До сих пор распространено убеждение, что разделы науки (дисциплины) тогда и только тогда можно считать наукой, если она насыщена математикой. Многие считают, что чем больше математики, тем полнее, точнее и "научнее" дисциплина.

Известно, что до войны теорию вероятностей преподавали как один из разделов физики, сразу за математической физикой. Но постепенно математика захватила почти полностью право преподавания теории вероятностей, она обогатила эту науку математической статистикой и теорией случайных процессов по своим "сечениям Дедекинда". Математики с помощью филигранной техники развили систему строгого доказательства множества теорем, разобрались в многочисленных тонкостях и сделали теорию вероятностей частью математической науки. Всё прекрасно! Но теперь теория вероятностей стала малодоступной для понимания огромной массы студентов, основной специальностью которых является не математика, а другие естественные науки, особенно инженерные.

Поэтому курс теории вероятностей Б.С.Горобца, как говорит сам автор, это упрощенный курс для инженеров, написанный по курсу его лекций, которые он как профессор много лет читает в Московском государственном университете инженерной экологии (бывшем Московском институте химического машиностроения). Мне кажется, что этот курс является таким, который только и нужен студентам этого технического университета и похожих на него вузов. Но и в этом курсе первая часть (базовый курс, указанный автором по номерам глав) обязательна для всех студентов, а вторая часть (продвинутая, из теории случайных функций) предназначена только для студентов специальностей "прикладная математика" и "системы автоматического проектирования".

В данном учебном пособии около сотни наглядных примеров и задач, существенно облегчающих освоение предмета.

Считаю, что МГУИЭ очень правильно поступил, что ввел такой облегченный курс для своих студентов. Может быть, этот курс Б.С.Горобца, как я надеюсь, индуцирует и другие инженерно-физические вузы последовать примеру МГУИЭ, и они также будут создавать подобные ориентированные на практику курсы теории вероятностей для своих студентов. Такой неосложненный теорией курс нужен всем, но всюду со своим акцентом.

Уверен, курс Б.С.Горобца станет примером.

Профессор физического факультета МГУ
имени М.В.Ломоносова,
доктор физико-математических наук,
лауреат Государственных премий России,
академик АН Грузии
А.А.Рухадзе


Май 2012 г.

Предисловие автора
top

Автор читает представленный в этой книге курс лекций и ведет семинары по решению задач в Московском государственном университете инженерной экологии (бывшем Московском институте химического машиностроения) с 1996 года. Уровень и профессиональная ориентация слушателей колеблется в широком диапазоне.

Лекции по теории вероятностей и математической статистике (ТВ и МС), составленные из Глав 1–10 (базовый курс), преподаются студентам второго курса всех специальностей. Разумеется, ведущий преподаватель волен варьировать преподносимый материал, опуская некоторые вопросы и задачи и расставляя свои собственные акценты на отдельных темах.

На основе этого же базового курса автор проводил в течение 10 лет ускоренные занятия с аспирантами МГУИЭ (40 часов), которые, как показала практика, оказались недостаточно подготовленными для обработки собственных результатов исследовательской работы.

С 2000 года программа ТВ и МС была существенно дополнена для студентов специальности "САПР – системы автоматического проектирования" небольшим по объему, но довольно непростым курсом из 5 лекций и 5 семинаров по теме "Элементы случайных процессов".

С 2006 года в МГУИЭ образована группа по специальности "Прикладная математика". Для студентов этой группы курс ТВ и МС был дополнен еще тремя темами (Главы 11–13): "Метод наименьших квадратов", "Корреляционная матрица и метод главных компонент" и "Понятие о дисперсионном анализе".

Любопытно напомнить, что в довоенные годы теория вероятностей преподавалась в рамках физики, и лишь в послевоенные годы ее перехватили математики, которые быстро сделали этот важнейший курс недоступным, как говорится, для "среднего ума". Исключением стала, пожалуй, лишь выдающаяся книга Е.С.Вентцель "Теория вероятностей", выдержавшая около десятка изданий. Однако в указанной книге почти 600 страниц, так что многие ее главы не входят в учебные программы втузов.

Автор данной книги, физик по первоначальному образованию, перенес акцент на объяснение природы обсуждаемых явлений и выражающих их формул с помощью примеров из физики, техники, биологии, экономики, избегая по возможности сложных математических выкладок и особо строгих обоснований, столь характерных для подавляющего числа книг по теории вероятностей, написанных математиками. Каждая тема снабжена примерами задач с подробным их решением и пояснениями непростых моментов. Всего в книге более 70 задач.

В качестве задачников, которые автор рекомендовал бы для работы по данному курсу, можно назвать книги: Младов А.Г., Первушин В.Е. (2001, МГУИЭ; малотиражное издание), Гмурман В.Е. "Руководство к решению задач" (1979), Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. "Теория вероятностей (задачи и упражнения)" (1973).

Профессор,
член Союза писателей Москвы
Б.С.Горобец


Москва, 2012 г.

Об авторе
top
photoГоробец Борис Соломонович
Доктор геолого-минералогических наук, кандидат физико-математических наук; профессор математики Московской высшей школы бизнеса (МИРБИС), профессор минералогии, ведущий научный сотрудник ВНИИ минерального сырья имени Н. М. Федоровского. Окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова в 1965 г. Автор (соавтор): монографий по минералогии урана (Золотая медаль ВДНХ СССР, 1988), оптической спектроскопии минералов и руд; атласа "Спектры люминесценции минералов" (диплом I степени Всероссийского минералогического общества, 2002); исторических книг: трилогии "Круг Ландау" (URSS; диплом за 2-е место на конкурсе IX Киевской международной книжной ярмарки в номинации: "Лучшее произведение художественной литературы"); "Секретные физики из Атомного проекта СССР: Семья Лейпунских" (URSS); "МИХМ в Атомном проекте СССР" (медаль МГУИЭ "Золотой Атлант"); "Ядерный реванш Советского Союза" (URSS; в 2 томах); развлекательно-познавательных книг: "А роза упала НЕ на лапу Азора. Искусство палиндрома" (совм. с С. Н. Фединым; URSS), "Советские физики шутят... Хотя бывало не до шуток" (URSS), "Геологи шутят. И не шутят" (URSS), "Ученые шутят" (совм. с С. Н. Фединым и Ю. А. Золотовым; URSS), "Педагоги шутят тоже... Только строже" (URSS), "Медики шутят, пока молчит сирена" (URSS).