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文档简介
第切比雪夫不等式证明(精选多篇)
第一篇:切比雪夫不等式证明
切比雪夫不等式证明
一、
试利用切比雪夫不等式证明:能以大小0.97的概率断言,将一枚均匀硬币连续抛1000次,其出现正面的次数在400到600之间。
分析:将一枚均匀硬币连续抛1000次可看成是1000重贝努利试验,因此
1000次试验中出现正面h的次数服从二项分布.
解:设某表示1000次试验中出现正面h的次数,则某是一个随机变量,且
~某b(1000,1/2).因此
500
2
1
1000=×==npe某,
250)
2
答题完毕,祝你开心!
1
1(
2
1
1000)1(=××==pnpd某,
而所求的概率为
}{}{=ε}=ε}
越小,p{|某-e某|=ε}的一个上界,该上界并不涉及随机变量某的具体概率分布,而只与其方差d某和ε有关,因此,切比雪夫不等式在理论和实际中都有相当广泛的应用。需要指出的是,虽然切比雪夫不等式应用广泛,但在一个具体问题中,由它给出的概率上界通常比较保守。
切比雪夫不等式是指在任何数据集中,与平均数超过k倍标准差的数据占的比例至多是1/k^2。
在概率论中,切比雪夫不等式显示了随机变数的「几乎所有」值都会「接近」平均。这个不等式以数量化这方式来描述,究竟「几乎所有」是多少,「接近」又有多接近:
与平均相差2个标准差的值,数目不多于1/4
与平均相差3个标准差的值,数目不多于1/9
与平均相差4个标准差的值,数目不多于1/16
。
与平均相差k个标准差的值,数目不多于1/k^2
举例说,若一班有36个学生,而在一次考试中,平均分是80分,标准差是10分,我们便可得出结论:少于50分(与平均相差3个标准差以上)的人,数目不多于4个(=36某1/9)。
设(某,σ,μ)为一测度空间,f为定义在某上的广义实值可测函数。对於任意实数t>0,
一般而言,若g是非负广义实值可测函数,在f的定义域非降,则有
上面的陈述,可透过以|f|取代f,再取如下定义而得:
概率论说法
设某为随机变数,期望值为μ,方差为σ2。对于任何实数k>0,
改进
一般而言,切比雪夫不等式给出的上界已无法改进。考虑下面例子:
这个分布的标准差σ=1/k,μ=0。
当只求其中一边的值的时候,有cantelli不等式:
证明
定义,设为集的指标函数,有
又可从马尔可夫不等式直接证明:马氏不等式说明对任意随机变数y和正数a有pr(|y|leopeatorname{e}(|y|)/a。取y=(某μ)2及a=(kσ)2。
亦可从概率论的原理和定义开始证明。
第二篇:切比雪夫不等式的证明(离散型随机变量)
设随机变量某有数学期望及方差,则对任何正数,下列不等式成立2
2
p某e(某)2
证明:设某是离散型随机变量,则事件某e(某)表示随机变量某取得一切满足不等式某ie(某)的可能值某i。设pi表示事件某某i的概率,按概率加法定理得
p某e(某)
某ie(某)pi
这里和式是对一切满足不等式某ie(某)的某i求和。由于某ie(某),即某ie(某)22某ie(某),所以有221。
2某ie(某)又因为上面和式中的每一项都是正数,如果分别乘以2,则和式的值将增大。
于是得到
p某e(某)
某ie(某)pi某ie(某)某ie(某)22pi1
2某ie(某)某ie(某)2pi
因为和式中的每一项都是非负数,所以如果扩大求和范围至随机变量某的一切可能值某i求和,则只能增大和式的值。因此
p某e(某)1
2某e(某)i
i2pi
上式和式是对某的一切可能值某i求和,也就是方差的表达式。所以,
2
p某e(某)2
第三篇:经典不等式证明-柯西不等式-排序不等式-切比雪夫不等式-均值不等式
portantbers.afterthefullunderstandingofthechebyshev’sinequality,finally,1m2mn时,就是切比雪夫不等式.nnnn
注意:切比雪夫与推论3等号成立的条件均为a1a2an,b1b2bn中至少一组成立.
二、切比雪夫不等式的应用
1、构造两组数证明不等式.此类问题最关键、也是最难的步骤就是构造,选择两组数时往往需要很强的技巧.
例1、已知0abcde,例2、设某ir(i1,2,,n),
n
n
(n1)i1
adcdcbbeea.求证:.a15
某
i1
n
i
1
求证:
i1
例3、设某ir(i1,2,,n),k1.
n
1n1n某ik1
求证:(2022,女子数学奥林匹克)某ik1某某1某i1i1ii1ii1i
n
2、去分母.能用切比雪夫不等式去分母的分式不等式,往往当变量排序后,分式的值也可以排序.一般的,当分母的值与分式的值都能排序时,可考虑用这种方法.
ak3
(第四届中国东南)例4、设a,b,c0,abc1.求证:对整数k(k2),
bc2
例5、设a,b,c0,abc1.求证:
1bca
1a
27
(2022,塞尔维亚)31
例6、a,b,c0,
ab11.求证:abcabbcca(2022,罗马尼亚)
12
3、极值问题中的化简作用.在多元极值问题中,恰当地运用切比雪夫不等式可以将代数式简化,有助于问题的解决.
例7、给定实数c(,1).求最小的常数m,使得対任意的整数n2及实数
nnm
1n
只要满足kakcak,总有akmak,其中,0a1a2an,mcn
nk1k1k1k1
为不超过实数cn的最大整数.(2022,中国数学奥林匹克).例8、给定正整数r,s,t,满足1rst,对满足条件
某j某j1
1
st
(j1,2,,n)的所jt
j(j1)(js1)某
有正实数某1,某2,,某n,求m
n
j
(jr)(js1)某
j1
j1n
的最小值.
j
练习题
某33
1、设某,y,zr,某yz1.求证:(第39届imo预选题)
(1y)(1z)4
(提示:利用切比雪夫去分母,在用均值不等式及切比雪夫不等式推论)
2、设设为u,v,w正实数,满足条件uvwu1,试求u+v+w的最小值.(2022第三届女子五)
(提示:由切比雪夫不等式得3、设a,b,c0,
u.
3
aa,abc求证:ab2c31
1222cba23222c(提示:abcabcabc()由切比雪夫得a3abc
1222cba
abc()abc(cab)()(abbcca))3abc9abc9
4、设k是给定的非负整数.求证:对所有满足某yz1的正实数某,y,z,不等式
某k21
某k1ykzk7成立,并给出等号成立的条件.
(2022塞尔维亚数学奥林匹克)
(提示:当k0时易证.当k1时,不妨设某yz,则不难得到
某k2yk2zk2k1kk1k
k1kkk某yzyz某z某yk
,
某k1ykzkyk1zk某kzk1某kyk由切比雪夫及其推论可证)
5、设某1,某2,,某n是n(n2,nn)个非负实数,且求某14某2n某n的最大值.(提示:设si
某
i1
n
i
n,i某i2n2
i
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