大數定律和小數定律(Matlab示例)

大數定理是我們日成尘或者大學統(tǒng)計概率經常接觸到的一個定理睦授,也叫做伯努科大數定理。

大數定理:在重復試驗中专酗,隨著試驗次數的增加,事件發(fā)生的頻率趨于一個穩(wěn)定值盗扇;在對物理量的測量實踐中祷肯,測定值的算術平均也具有穩(wěn)定性。

比如一個轉輪被均分成37份疗隶,每份分別被標記為1-37序數佑笋。每次轉動,指針指向每個序數的概率理論上是一樣的斑鼻,都是1/37蒋纬。我們轉動一次或許無法得出此結論,但是在轉動無數次此后,每個序數被指針指向的概率是一樣的蜀备,比如我們分別轉動100关摇、1000、10000碾阁、100000次输虱。利用matlab的隨機數生成函數randi分別產生100、1000脂凶、10000宪睹、100000個 [1 37]之間的整數來模擬轉盤游戲:


Figure 1
Figure 2
Figure 3
Figure 4

我們看到,在只轉動100次時蚕钦,轉盤上被指向的序數出現的概率相差還挺大的亭病,隨著轉動次數的增加,各個序數出現的概率越來越接近嘶居,在轉動十萬次時罪帖,這些概率已經看不出有什么詫異了(當然還有,只是很微小了)食听。

可是我們很多時候關注轉動很少次各數出現的問題胸蛛,因為我們很多時候只能做一兩次實驗,比如我們去賭場真的賭博或者超市的幸運轉盤樱报。同樣我們利用matlab的randi函數模擬一回37次轉動:

Figure 5

通過37次轉動葬项,37個序數并沒有全部都被轉到,只有其中的24個序數被轉到迹蛤。是不是我們這37次轉動有什么問題呢民珍?不妨我們來重復做10000和100000回的37次的轉動,看能得到什么結果:


Figure 6
Figure 7

我們發(fā)現盗飒,不管是10000回還是100000回的37次轉動嚷量,沒有一回的37次轉動能夠把所有的序數都轉出來,而且最多也就只能轉出31個序數出來逆趣,最少也有16個蝶溶,所有每次轉出序數的個數在16-31之間。這就是小數定律要說明的問題宣渗,而且小數定律強調37次轉動只有大約三分之二的序數會被轉出來抖所,另外三分之一不會的(37的三分之二約為25),所以小數定律又叫三分之二定律痕囱。

我的結果31個序數和理論值25其實有一定的差距田轧,但是不妨礙說明小數定律要告訴我們的東西。我們不要按照習慣思維或者自然把少量的實驗過程當成大數定律滿足的條件來分析鞍恢。

(完)


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