İstatistik ve Olasılık · 3. Ünite: Rastgele Değişkenler ve Olasılık Dağılımları

Kesikli (Ayrık) Rastgele Değişkenler

Bir parti üründeki kusurlu parça sayısı, bir zarın iki atışındaki en büyük değer, bir santrale dakikada gelen çağrı sayısı: bunların hepsinde deneyin sonucu bir sayıya dönüştürülür ve olasılık hesabı bu sayı üzerinden yürütülür. Rastgele değişken (random variable) kavramı, örnek uzayın soyut sonuçlarını sayılara taşıyarak olasılığı cebirin ve analizin diline çevirir. Konunun sonunda kesikli bir rastgele değişkeni tanımlayabilecek, olasılık kütle fonksiyonunu (PMF) ve birikimli dağılım fonksiyonunu (CDF) kurup birbirine dönüştürebilecek, bu iki fonksiyondan her türlü aralık olasılığını okuyabilecek ve bir rastgele değişkenin fonksiyonunun dağılımını bulabileceksin.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Rastgele Değişken: Sonuçlardan Sayılara

  2. Olasılık Kütle Fonksiyonu (PMF)

  3. Birikimli Dağılım Fonksiyonu (CDF)

  4. Çözümlü Örnekler

  5. Dönüşümler ve Sınır Durumları

  6. Tablo Okuma ve Simülasyonla Keşif

  7. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları

Anahtar terimler

Rastgele değişken (random variable)
Örnek uzaydaki her sonuca bir gerçel sayı karşılık getiren $X: S \to \mathbb{R}$ fonksiyonu.
Kesikli rastgele değişken (discrete random variable)
Alabileceği değerler kümesi sonlu ya da sayılabilir sonsuz olan rastgele değişken.
Destek (support)
$X$'in sıfırdan büyük olasılıkla alabileceği değerler kümesi.
Olasılık kütle fonksiyonu (PMF)
$f(x) = P(X = x)$; $f(x) \ge 0$ ve $\sum f(x) = 1$ koşullarını sağlar.
Birikimli dağılım fonksiyonu (CDF)
$F(x) = P(X \le x)$; tüm gerçel doğruda tanımlı, azalmayan, sağdan sürekli basamak fonksiyonu.
Basamak (sıçrama)
CDF'nin $x_i$ noktasındaki sıçrama yüksekliği $f(x_i)$'ye eşittir.
Normalizasyon sabiti (normalizing constant)
$f(x) = c\,s(x)$ biçimindeki bir fonksiyonu PMF yapan $c = 1/\sum s(x)$ değeri.
Dönüşüm $Y = g(X)$
$Y$'nin PMF'si, $g(x) = y$ olan tüm $x$'lerin olasılıklarının toplamıdır.

Örnek soru

Aşağıdaki rastgele değişkenlerden hangisi kesiktir (discrete)?

  1. Bir ampulün çalışma süresi (saat)
  2. Rastgele seçilen bir öğrencinin boyu (cm)
  3. Bir otomobilin 100 km'de tükettiği yakıt miktarı (litre)
  4. Bir kavşaktan bir saatte geçen araç sayısı
  5. Bir telin ölçülen direnci (ohm)

Doğru cevap: D

Çözüm

1. Kesikli rastgele değişken, sonlu ya da sayılabilir sonsuz sayıda değer alır ($0, 1, 2, \dots$).
2. Araç sayısı sayma ile elde edilir ve yalnızca tam sayı değerleri alır.
3. Süre, boy, yakıt miktarı ve direnç ölçme ile elde edilir; bir aralıktaki her değeri alabilir (sürekli).
Cevap: D. Ölçümü kaydederken yuvarlıyor olmak (ör. boyu cm cinsinden tam sayıya çevirmek) altta yatan büyüklüğü kesikli yapmaz; ayrım değişkenin doğasına bakılarak yapılır.

İstatistik ve Olasılık: tüm konular