Formulario di Probabilità e Statistica

⋆Requisiti algebra

⋆Teorema di Bayes

P(Ai|H)=P(Ai)P(H|Ai)P(H)=P(Ai)P(H|Ai)∑i=1nP(Ai)P(H|Ai)

⋆Proprietà di una funzione di ripartizione

Nel caso di una variabile casuale discreta si aggiungono le proprietà:

Inoltre:
Pr((a,b])=F(b+)−F(a+)
Pr([a,b))=F(b−)−F(a−)
Pr((a,b))=F(b−)−F(a+)
Pr([a,b])=F(b+)−F(a−)
Pr(X=x)=Pr((x,x])=limx→x0+FX(x)−limx→x0−FX(x)

⋆Valore atteso (momento non centrato)
E(X)=∑x=0nx⋅pX(x)=∫RX x⋅fX(x) dx
E(XY)=∑x∑y x⋅y⋅pX,Y(x,y)=∫−∞+∞∫−∞+∞x⋅y⋅fX,Y(x,y) dx dy

E(X | Y=y)=∑xx⋅pX|Y(x|y)=E(X|Y=y)=∫RXx⋅fX|Y(x|y) dx=∫RXx⋅fX,Y(x,y)fY(y) dx

⋆Momento di ordine r
E(Xr)=∑xxr⋅pX(x)=∫−∞∞ xr⋅fX(x) dx

⋆Varianza
Var(X)=E(X2)−E(X)2
Var(X | Y=y)=∑x(x−E(X | Y=y))2⋅pX|Y(x|y)=E(X2|Y=y)−(E(X|Y=y))2
Var(aX+bY+c)=a2Var(X)+b2Var(Y)+2abCov(X,Y)

⋆Covarianza
Cov(X,Y)=E(X⋅Y)−E(X)⋅E(Y)

⋆Indice di Pearson
ρ(X,Y)=Cov(X,Y)Var(X)⋅Var(Y)

⋆Funzione di probabilità discreta
p(x)≥0 per ogni x reale e ∑x∈RX p(x)=1


⋆Funzione di probabilità continua

⋆Variabili aleatorie doppie continue

⋆Variabili aleatorie doppie discrete

⋆⋆Distribuzioni condizionali e indipendenza
⋆Variabili discrete
Due v.a. discrete X e Y sono stocasticamente indipendenti se (e solo se)

pX,Y(x,y)=pX(x)⋅pY(y)

questo implica che

pX,Y(x,y)=pX|Y(X=x | Y=y)⋅pY(y)=pY|X(Y=y | X=x)⋅pX(x)

⋆Variabili continue
Due v.a. continue X e Y sono stocasticamente indipendenti se (e solo se)

fX,Y(x,y)=fX(x)⋅fY(y)

In caso di indipendenza di variabili continue vale:

fX|Y(x|y)=fX(x)

Inoltre

fX|Y=fX,Y(x,y)fY(y)



⋆Teorema Limite Centrale

X±0.5−E[X](Var(x)) + con P(X≤k), − con P(X≥k)

⋆Disuguaglianza di Markov

Pr(Y≥a)≤E(Y)a

⋆Disuguaglianza di Chebychev

Pr(|Y−μ|≥ϵ)≤σ2ϵ2

⋆Binomiale

Pr(X=k)=(nk) pk(1−p)n−kk=0,1,...,nE(X)=n⋅pVar(X)=n⋅p(1−p)

In R:

dbinom(k, n, p) #P(X=x)
pbinom(k, n, p) #P(X≤x)
pbinom(k, n, p, FALSE) #P(X>x)

⋆Poisson

Pr(X=x)=λxx!e−λx=0,1,...E(X)=Var(X)=λ

In R:

dpois(x, lambda) #P(X=x)
ppois(x, lambda) #P(X≤x)
ppois(x, lambda, FALSE) #P(X>x)

Se Y1 e Y2 sono due variabili aleatorie indipendenti con distribuzioni di Poisson di parametri λ1 e λ2 rispettivamente, allora

⋆Geometrica

Pr(X=x)=p(1−p)k−1x=1,2,...E(X)=1pVar(X)=1−pp2

In R:

dgeom(x, prob) #P(X=x)
pgeom(x, prob) #P(X≤x)
pgeom(x, prob, FALSE) #P(X>x)

⋆Normale

N(µ,σ2)=12πσ2exp⁡{−12(x−μσ)2}E(X)=µVar(X)=σ2

In R:

dnorm(x, mean = 0, sd = 1) #f(X=x), mean = µ, sd = σ
pnorm(x, mean = 0, sd = 1) #integral from 0 to x
qnorm(p, mean = 0, sd = 1) #integral from 0 to k = p

⋆Esponenziale

Exp(λ)=λe−λxx>0F(x)=1−e−λxx≥0E(X)=1λVar(X)=1λ2

In R:

dexp(x, lambda) #f(X=x), mean = µ, sd = σ
pexp(x, lambda) #integral from 0 to x
qexp(p, lambda) #integral from 0 to k = p

⋆Integrali in R

integrand <- function(x) { exp(-x) }
integrate(integrand, 0, +Inf)$value