אי-שוויון צ'בישב

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
(הופנה מהדף אי שוויון צ'בישב)
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש

בתורת ההסתברות, אי שוויון צ'בישב (נקרא גם צ'בישוֹב או צ'ביצ'ב) הוא אי-שוויון המאפשר להעריך את ההתפלגות של משתנים מקריים על ידי התוחלת שלהם. אי השוויון קרוי על שמו של ממציאו, המתמטיקאי הרוסי פפנוטי צ'בישב.

אי-שוויון צ'בישב קובע כי אם השונות והתוחלת של משתנה מקרי קיימים, אז לכל הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ C > 0} מתקיים: הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \operatorname{P}(|X|\geq C) \leq {\operatorname{E}(X^2) \over C^2}}

בפרט, כאשר מציבים הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X-\operatorname{E}X} במקום הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ X} , ומשתמשים בעובדה כי הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \operatorname{E}((X-\operatorname{E}X)^2)= \operatorname{Var}X} מתקבלת הגרסה הבאה של אי-שוויון צ'בישב:

הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \operatorname{P}(|X-\operatorname{E}[X]|\geq C) \leq {\operatorname{Var}(X) \over C^2}}

בגרסתו זו, אי-שוויון צ'בישב מאפשר להעריך את ההסתברות לכך שמשתנה מקרי כלשהו יסטה במידה זו או אחרת מהתוחלת שלו באופן מדויק יותר מאי-שוויון מרקוב ונותן משמעות נוספת למושג השונות. בפרט נובע ממנו, שכאשר השונות קטנה, ההסתברות לסטיות גדולות מהתוחלת קטנה גם היא. בעזרת אי-שוויון צ'בישב אפשר להוכיח את החוק החלש של המספרים הגדולים. אי-שוויון צ'רנוף נותן גרסה חזקה יותר עבור משתני ברנולי.

הוכחת אי-שוויון צ'בישב

על פי ההגדרה: הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \operatorname{E}(f^2)=\int_{\Omega}f^2(\omega)\,dP(\omega)} . אם נבצע אינטגרציה רק על קבוצת הנקודות במרחב ההסתברות עבורן הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle |f(\omega)|\geq C} נקבל גודל קטן יותר או שווה לזה שהתחלנו ממנו:

הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \int_{\Omega}f^2(\omega)\,dP(\omega)\geq \int_{\{\omega: |f(\omega)|\geq C\}}f^2(\omega)\,dP(\omega)\geq\int_{\{\omega: |f(\omega)|\geq C\}}C^2\,dP(\omega)=C^2\operatorname{P}(|f|\geq C)}

ועל ידי חלוקה של שני האגפים ב הפענוח נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \,C^2} מקבלים את אי-שוויון צ'בישב.

ניתן גם להוכיח את אי-שוויון צ'בישב ישירות מאי-שוויון מרקוב.