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Orientación Universidad
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variables aleatorias, Apuntes de Economía

Asignatura: asasd, Profesor: Javier Alfonso Gil, Carrera: Economía, Universidad: UAM

Tipo: Apuntes

2016/2017

Subido el 27/05/2017

diego_uam
diego_uam 🇪🇸

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bg1
Tema 2: Variables Aleatorias
Concepto de Variable aleatoria
Modelos de distribución de probabilidad
Momentos de las distribuciones de probabilidad: Esperanza
y varianza matemática
Variables aleatorias bidimensionales
Independencia
Desigualdad de Chebychev
T2
1
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12

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¡Descarga variables aleatorias y más Apuntes en PDF de Economía solo en Docsity!

Tema 2: Variables Aleatorias

Concepto de Variable aleatoria

Modelos de distribución de probabilidad Momentos de las distribuciones de probabilidad: Esperanza

y varianza matemática

Variables aleatorias bidimensionales Independencia Desigualdad de Chebychev

T

1

T

El resultado de un experimento aleatorio puede ser descrito en ocasiones comouna cantidad numéricaEn

estos

casos

aparece

la

noción

de

variable

aleatoria.

Una

Variable

Aleatoria (V.A.)

es

una función que asigna a cada suceso

elemental del

espacio muestral un valor numérico.Notaremos con letras mayúsculas a las VA (X) y con minúsculas a sus valores(x). Las variables aleatorias pueden ser

discretas

o

continuas

Se dice que una VA es

discreta

si puede tomar un número finito o infinito

(pero numerable), de posibles valores.

Se dice que una VA es

continua

si puede tomar un número infinito (no

numerable) de valores, o bien, si puede tomar un número infinito de valorescorrespondientes a los puntos de uno o más intervalos de la recta real.

Concepto de variable aleatoria

Modelos de distribución…….de una VA discreta^ Definición de función de distribución (discreta)^ Sea

X

una V.A. discreta cuya distribución de probabilidad es P(

X

). Se define la función de

distribución de

X

, que notaremos por F(

x

), como la probabilidad de que

X

tome valores

x

೔ ஸ௫

೔ ஸ௫

y representa la suma de las probabilidades puntuales hasta el valor de x inclusive de la V.A. X. Para el ejemplo anterior:X=xi

P(X=xi)

P(X

x) = F(x)

0

1/

F(0)=P(X

0) = 1/

1

1/

F(1)=P(X

1) = 1/2 +1/4= 3/

2

1/

F(2)=P(X

2) = 1/4+3/4 = 1

x

i

F(x)

ݔ ܨ

ൌ ൞

1

4 ൗ

0 ൑ ݔ ݅ݏ

3

4 ൗ

1 ൑ ݔ ݅ݏ

1

2 ൑ ݔ ݅ݏ

Principales propiedades de la función dedistribución 1.- 0

F(x)

2.- Es una función no decreciente: si x

i^

< x

j^

F (x

)i

F(x

)j

5

Modelos de distribución…….de una VA continua^ En este caso no podemos asignar probabilidad a cada uno de los infinitosvalores

de

la

variable.

Esto

tiene

una

implicación

muy

importante:

la

probabilidad de que una V.A. continua tome un valor concreto es NULA

P(

X

=x

i

. Esto no implica que el suceso x

i

sea imposible, sino que su

probabilidad es infinitesimalmente pequeña y puede ser despreciada. Función de densidad:

Sea

X

una V.A. de tipo continuo, diremos que f(x)

es su función de densidad si:

1.- f(x)

0 para -

<X<

ାஶି ஶ

El área contenida bajo f(x) tiene que ser 1

Piénsalo

como

la

generalización

del

histograma

con

frecuencias

relativas

para variables continuas.

Modelos de distribución…….de una VA continuaFunción de distribución:

Sea la V.A. continua

X

que toma un número

infinito de valores sobre la recta real y cuya función de densidad es f(x). Sedefine la función de distribución de

X

, F(x), como la probabilidad de que

X

tome valores menores o iguales a x: ݔ ܨ

௫ି ஶ

Es la función que asocia a cada valor de unavariable, la probabilidad acumulada

de los valores inferiores o iguales.

Piénsalo como la generalización de lasfrecuencias acumuladas. Diagrama integral.

A los valores extremadamente bajos les corresponden valores de la función dedistribución cercanos a cero.

A los valores extremadamente altos les corresponden valores de la función dedistribución cercanos a uno.

Modelos de distribución…….de una VA continua¿Para que sirve la Función de distribución?^ Contrastar lo anómalo de una observación concreta.

Sé que una persona de altura 210cm es “anómala” porque la función dedistribución en 210 es muy alta.Sé que una persona adulta que mida menos de 140cm es “anómala” porque lafunción de distribución es muy baja para 140cm.Sé que una persona que mida 170cm no posee una altura nada extraña pues sufunción de distribución es aproximadamente 0,5.

Relaciónalo con la idea de cuantil.En otro contexto (contrastes de hipótesis) podremos observar unosresultados experimentales y contrastar lo “anómalos” que son enconjunto con respecto a una hipótesis determinada.

Momentos de las Distr. de Probabilidad^ Ejemplo1.- Lanzamos un dado2.- Si sale 1 gano 10€3.- Si sale 2, 3, 4 o 5 pierdo 3€4.- Si sale 6 gano 2€¿Es este juego justo o equitativo? Esto es, si se juega un númeroelevado de veces, ¿puede un jugador ganar más que otro?¿se ganamás veces o se pierde más? Para comprobarlo podemos repetir eljuego un número elevado de veces y contabilizar los resultados, obien, caracterizar este experimento aleatorio a través de una V.A.:X : V.A. que indica la cantidad que se gana o pierde en cada jugada

x

i

P(X=x

i

Si calculamos la media ponderada: 10·1/6 -3·4/6+2·1/6=0Pues bien, esto es el valor esperado o esperanza matemática: ennuestro ejemplo, la ganancia esperada es una suma ponderada,donde las ponderaciones son las probabilidades asociadas a cadavalor de la variable.

Momentos de las Distr. de ProbabilidadPropiedades^ Tiene las mismas propiedades que la media aritmética que vimos en descriptiva^ 1.

E[k] = k

E[X+k]=E[X]+k

E[X·k]=E[X]·k

Corolario: Propiedades 2 y 3Transformación lineal: Y = a + b·X

E[Y]= a + b· E[X]

E[X

1

±X

2

±…±X

n

]=E[X

1

]± E[X

2

]±…± E[X

n

]

E[X

1

·X

2

·…·X

n

]=E[X

1

]·E[X

2

]·…·E[X

n

] si las variables son independientes

Independencia:

caso discreto:

P

ij

=P

i

·P

j

Caso continuo:

f(x,y) = f

1

(x)· f

2

(y)

13

VA Bidimensionales^ Si el resultado del experimento lleva asociadas dos características, o dos observacionessimultáneas, estamos ante una VA bidimensional (X,Y). Las componentes de esta VA sonVA unidimensionales. La VA bidimensional tiene una distribución de probabilidad quedenominaremos conjunta.^ Distribución de Probabilidad BidimensionalVA Discretas^ Sea X una VA discreta, que toma un número finito de valores x

1

, x

2

,…, x

r

, y

la VA discreta Y: y

1

, y

2

,…, y

s

. Designaremos a la probabilidad de que la VA

X tome el valor x

i

y de que la VA Y tome el valor y

j

como:

P (X= x

i

Y=y

j

) = P

ij

= P(x

i

,y

j

Función de cuantía bidimensional La distribución de probabilidad bidimensional oconjunta es una función P(x

,yi

) que asigna lasj

probabilidades a los diferentes valores conjuntosde la VA (X,Y) de tal manera que se verifique: 1.- 0

P(x

,yi

)j

1

i=1,2,…,r ; j=1,2,…,s

La probabilidad de cualquier suceso será menoro igual a 1 y mayor o igual a cero.2.-

ܲ∑

ݔሺ

ݕ ;

௦௝ୀଵ

௥௜ୀଵ

ൌ 1

Función de distribución bidimensional Dada la V.A. (X,Y) discreta, y con P

ij

=P(x

;yi

),j

definimos la función de distribución conjunta, quenotaremos como F(x,y):

ݕ ,ݔ ܨ

ܺܲൌ

ݕ ൑ ܻ;ݔ ൑

ൌ ෍ ෍ܲ

ݔ

ݕ ;

ܺܲ෍

ݔ ൌ

ݕ ൌ ܻ;

௬ ௬

ஸ௬

௫ ௫

೔ ୀ௫

ೕ ஸ௬

ஸ௫೔

Y representa la suma de las probabilidadespuntuales hasta (x,y) inclusive.

VA BidimensionalesVA Continuas Función de densidad bidimensional Sea (X,Y) una VA bidimensional del tipocontinuo, si existe una función f(x,y), tal queverifica:1.- f(x,y)

0;

<x<+

; -

<y<+

2.-

׬

݂׬

1 ൌ ݕ ݀ ݔ ݀ݕ ,ݔ

ାஶିஶ

ାஶିஶ

Diremos que f(x,y) es la función de densidad dela VA continua (X,Y)

Función de distribución bidimensional Sea (X,Y) una VA continua, cuya función dedensidad es f(x,y). Se define la función dedistribución bidimensional F(x,y) como:

ݕ ,ݔ ܨ

ܺܲൌ

ݕ ൑ ܻ;ݔ ൑

ൌ න

݂න

ݕ݀ݔ ݀ݕ ,ݔ

௬ି ஶ

௫ି ஶ

Principales propiedades de la función de distribución continua 1.- F(-

;-

) = F(-

;y) = F(x;-

) = 0

2.- F(+

;+

) = 1

3.- Es una función monótona creciente respecto a X e Y:

Si x

1

<x

2

F(x

1

;y)

F(x

2

;y)

Si y

1

<y

2

F(x;y

1

)

F(x;y

2

)

4.-

ிሺ௫,௬ሻడ௫డ௬

ሻݕ ,ݔሺ ݂ൌ

VA BidimensionalesDistribuciones condicionadas^ Ahora estaremos interesados en estudiar cómo se distribuye una de las variables de una VAbidimensional cuando se imponen condiciones sobre la otra.

VA Discretas Funciones de cuantía condicionadasP(x

/yi

) = P(X=xj

i^

/ Y=y

)= P(X=xj

i

;Y=y

)/ P(Y=yj

j

)=P

ij

/P

·j

si P

·j

P(y

/xj

i ) = P(Y=y

j

/ X=x

)= P(X=xi

i ;Y=y

)/ P(X=xj

)=Pi

ij

/P

si P

Funciones de distribución condicionadas ܨ

௜௝

೔^ ܲஸ௫

ܲ൉௝

൉௝

௜௝

ܲஸ௬

ܲ௜൉

௜൉

VA Continuas Funciones de densidad condicionadas݂

Funciones de distribución condicionadas ܨ

௫ି ݂ஶ

௫ି ஶ

௬ି ݂ஶ

௬ି ஶ

Independencia de VA^ Diremos que las V.A

. X e Y son independientes

si y sólo si se verifica que la

función de distribución conjunta F(x,y) es:F(x,y) = F

1

(x) F

2

(y), para todo (x,y)

O bien:P(x

i

/ Y=y

j

) = P

i.

para todo j

P(y

j

/ X=x

i

) = P

.j

para todo i

f(x/y) = f

1

(x)

para todo y

f(x/y) = f

2

(y)

para todo x

El que haya sucedido X no influye en la probabilidad de Y, y viceversa.