確率論 初級
確率空間と離散分布(大学1-2年レベル)
初級の概要
初級では、大学初年度で学ぶ確率論の基礎を扱う。入門で学んだ直感的な確率の理解を、数学的に厳密な形式で再構築する。
学習目標
- 確率空間の定義と構造を理解する
- 条件付き確率と独立性を厳密に扱える
- ベイズの定理を応用できる
- 離散確率変数と期待値を計算できる
- 代表的な離散分布(二項分布、ポアソン分布など)を理解する
目次
トピック別ページ
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確率空間
確率空間の厳密な定義、$\sigma$-加法族、確率測度
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ベイズの定理
ベイズの定理の導出、事前・事後確率、応用例
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分散
分散の定義と性質、標準偏差、チェビシェフの不等式
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一様分布
連続・離散一様分布のPDF・CDF、期待値・分散、逆変換法、順序統計量、最大エントロピー
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ベルヌーイ分布
定義、期待値・分散、MGF、二項分布との関係、指数型分布族、応用例
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二項分布
ベルヌーイ試行、期待値・分散、正規近似、ポアソン近似
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超幾何分布
非復元抽出、有限母集団補正、二項近似、フィッシャーの正確検定、抜取検査、捕獲再捕獲法
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多項分布
多項係数、確率質量関数、期待値・分散・共分散、周辺分布、条件付き分布、応用
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正規分布
正規分布の定義、標準正規分布、中心極限定理
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ポアソン分布
定義、二項分布からの導出(少数の法則)、期待値・分散、モーメント母関数、ポアソン過程、再生性、正規近似
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幾何分布
定義、2つの定義の違い、期待値・分散、無記憶性、モーメント母関数、負の二項分布との関係、応用例
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負の二項分布
定義、確率質量関数、期待値・分散、幾何分布との関係、モーメント母関数、再生性、ポアソン=ガンマ混合、応用例
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指数分布
定義、期待値・分散、無記憶性、ポアソン過程との関係、モーメント母関数、ハザード関数、応用例
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チェビシェフの不等式
マルコフの不等式、チェビシェフの不等式の証明、片側チェビシェフ(カントリの不等式)、等号条件、大数の弱法則、他の確率不等式との比較
関連用語
- 三角分布 — 三角分布(Triangular Distribution):区間 [a,b] 上で最頻値 c を頂点とする三角形…
- 離散一様分布 — 離散一様分布(Discrete Uniform Distribution)の定義・確率質量関数・平均と分散・サイ…
- カテゴリ分布 — カテゴリ分布(Categorical Distribution)の定義・確率質量関数・平均と分散・多項分布・ディ…
- 分布関数 — 累積分布関数 (CDF) の定義と性質、確率密度・確率質量との関係。
- 指示関数 — 事象を 0/1 で表す指示関数とその期待値・確率との関係。
- 確率空間の厳密な定義 — σ加法族・確率測度(コルモゴロフの公理)による確率空間 (Ω, F, P) の厳密な定式化。
前提知識
- 確率論 入門の内容
- 集合論の基礎
- 数列と級数の基礎