Zdarzenie losowe (teoria prawdopodobieństwa)

Zdarzenie losowe – mierzalny podzbiór $A$ zbioru zdarzeń elementarnych $\Omega$ danego doświadczenia losowego (zawierający pojedyncze elementy – zdarzenia elementarne lub dowolną ich liczbę). Zdarzeniem losowym nie będzie podzbiór, który jest niemierzalny, jak np. zbiór Vitalego, zbiór Bernsteina. Wymóg mierzalności jest konieczny, aby było możliwe przypisanie zdarzeniom prawdopodobieństw w sposób spójny. Wymóg mierzalności implikuje, że możliwe zdarzenia muszą tworzyć sigma-ciało na $\Omega .$

Różne zdarzenia losowe nie są zwykle równie prawdopodobne, ponieważ mogą zawierać różne zbiory wyników, jakie bierze się pod uwagę. Np. dla rzutu 1 kostką mamy $\Omega =\{1,2,3,4,5,6\},$ gdzie liczby określają możliwe do uzyskania liczby oczek. Zdarzeniami losowymi określonymi na $\Omega$ są np.: $A=\{6\}$ – zdarzenie, że wypadło sześć oczek, $B=\{1,2\}$ – zdarzenie, że wypadły nie więcej niż dwa oczka, $C=\{1,3,5\}$ – zdarzenie, że wypadła nieparzysta liczba oczek itp. Zdarzeniom tym przypisane są prawdopodobieństwa $P(A)={\frac {1}{6}},P(B)={\frac {2}{6}},P(C)={\frac {3}{6}},$ proporcjonalne do liczby zdarzeń elementarnych, tworzących poszczególne zdarzenia losowe. Zauważmy, że $A,B,C\subset \Omega .$

Definicja ogólna

Niech $(\Omega ,{\mathcal {F}},P)$ będzie przestrzenią probabilistyczną. Zdarzeniami losowymi nazywamy dowolne zbiory $A,B,\dots ,X,Y,\dots$ należące do σ-ciała ${\mathcal {F}}$ utworzonego na przestrzeni zdarzeń elementarnych $\Omega .$ Samo σ-ciało ${\mathcal {F}}$ nazywa się zbiorem zdarzeń losowych.

Zdarzenia losowe są zbiorami, więc podlegają wszelkim prawom, zasadom i działaniom określonym dla zbiorów.

Powyższa definicja stosuje się zarówno, gdy zbiór zdarzeń elementarnych jest zbiorem dyskretnym, jak i gdy jest on zbiorem niepoliczalnym (np. zbiór liczb rzeczywistych)

Podstawowe pojęcia

1) Zdarzenie elementarne – pojedynczy wynik eksperymentu losowego.

Np. a) w rzucie 1 kostką zdarzeniami elementarnymi są możliwe różne liczby oczek, uzyskane w pojedynczym rzucie.

b) w rzucie 2 kostkami możliwymi wynikami będą pary uporządkowane liczb, z których pierwsza określa liczbę oczek uzyskaną na pierwszej kostce, a druga – liczbę oczek uzyskaną na drugiej kostce.

2) Przestrzeń zdarzeń elementarnych $\Omega$ – zbiór możliwych wyników eksperymentu losowego.

Np. dla rzutu 1 kostką mamy $\Omega =\{1,2,3,4,5,6\},$ gdzie liczby określają możliwe do uzyskania liczby oczek.

3) Zdarzenia sprzyjające danemu zdarzeniu – zdarzenia elementarne należące do danego zdarzenia losowego. Np. dla zdarzenia $A=\{1,3,5\}$ zdarzeniami sprzyjającymi są zdarzenia elementarne $\{1\},$ $\{3\},$ $\{5\}.$

4) Zdarzenie przeciwne do danego zdarzenia – zdarzenia będące dopełnieniem danego zdarzenia do zbioru $\Omega .$

Np. Zdarzeniem przeciwnym do zdarzenia, że wypadła nieparzysta liczba oczek $B=\{1,3,5\}$ jest zdarzenie $C,$ że wypadła parzysta liczba oczek, tj. $C=\Omega \setminus B=\{2,4,6\}$

Dowolność wyboru σ-ciała

Niech eksperyment losowy polega na rzucaniu sześcienną kostką do gry.

Wtedy zbiór zdarzeń elementarnych ma postać $\Omega =\{1,2,3,4,5,6\}.$ Jednak σ-ciało nie są z góry określone. Możemy wybrać różne σ-ciała zdarzeń losowych, np.

${\mathcal {F}}_{1}=\{\emptyset ,\Omega \}$ – σ-ciało nazywamy zdegenerowanym,, gdyż zawiera tylko zdarzenie niemożliwe $\emptyset$ oraz zdarzenie pewne $\Omega .$
${\mathcal {F}}_{2}=\left\{\emptyset ,\Omega ,\{1\},\{2,3,4,5,6\}\right\}$ – σ-ciało zawiera oprócz zdarzenia niemożliwego i pewnego także zdarzenia $\{1\}$ oraz $\{2,3,4,5,6\}.$
${\mathcal {F}}_{3}=2^{\Omega }$ – σ-ciało tworzy rodzina wszystkich podzbiorów $\Omega ,$ tzn. dowolny podzbiór zbioru $\Omega$ należy do σ-ciała (jest to tzw. zbiór potęgowy).

Wszystkie te wybory są dopuszczalne i jednakowo uprawnione. Wybór podyktowany jest postawionym problemem, na który chcemy odpowiedzieć.

Zobacz też

Typy zdarzeń losowych:

Paradoksy teorii prawdopodobieństwa:

Bibliografia

W. Krysicki, J. Bartos, W. Dyczka, K. Królikowska, M. Wasilewski: Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna w zadaniach. T. 1. Rachunek prawdopodobieństwa. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999, s. 7. ISBN 83-01-05928-1.
W. Szlenk, Rachunek prawdopodobieństwa, Warszawa 1975.