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Definition von Zufallsvariablen
Betrachten einen beliebigen Wahrscheinlichkeitsraum
und ein beliebiges Element
,
wobei wir so wie bisher
als Elementarereignis bzw.
Versuchsergebnis interpretieren.
- Beachte
Häufig interessiert nicht
selbst, sondern
eine (quantitative oder qualitative)
Kennzahl
von
, d.h., wir betrachten die Abbildung
.
- Beispiele
-
Menge von Eintragungen in einem Telefonbuch
Familienname,
Anzahl der Buchstaben von
oder
Telefonnummer,
Anzahl der Ziffer ,,1'' in
- zweimaliges Würfeln
Augensumme
Sei
bzw. allgemeiner
, wobei
.
Gesucht ist die Wahrscheinlichkeit
.
Hierfür ist es erforderlich, dass
.
Allgemein muss also
für jedes
gelten.
Bei diesem Beispiel ist das gleichbedeutend mit
für jedes
.
Das führt zu der folgenden Begriffsbildung.
- Definition
Sei
ein beliebiger
Wahrscheinlichkeitsraum.
Die Abbildung
heißt Zufallsvariable
(bzw. Zufallsgröße), falls
 |
(1) |
- Beachte
-
- Die Regularitätsbedingung (1) wird Messbarkeit
der Abbildung
bezüglich der
-Algebra
genannt.
- In vielen Fällen interessiert nicht nur die
Wahrscheinlichkeit, dass die Werte
der Zufallsvariablen
einen vorgegebenen Schwellenwert
nicht
überschreiten, d.h., dass
Werte im Intervall
annimmt.
- Oftmals interessiert auch die Wahrscheinlichkeit, dass
Werte in einer allgemeineren Teilmenge
annimmt, wobei
beispielsweise die Vereinigung von mehreren
disjunkten Intervallen sein kann.
- Deshalb wird nicht nur im Grundraum
, sondern
auch im Bildraum
ein System
von Teilmengen von
betrachtet, das abgeschlossen
bezüglich der Mengenoperationen
ist.
- Dabei wird oft die Borel-
-Algebra
betrachtet,
die definiert ist als die kleinste
-Algebra
von Teilmengen von
, die alle offenen Intervalle
enthält;
. D.h.
- Insbesondere enthält
auch alle halboffenen bzw.
abgeschlossenen Intervalle, denn es gilt
- Für jede abzählbare Teilmenge
von
gilt
, denn für jedes
gilt
und
damit auch
.
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Ursa Pantle
2004-05-10