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+3 -1
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@@ -4,4 +4,6 @@
- [ ] Tips & Tricks
- [ ] Better examples
- [ ] Shorten defs, etc
- [ ] Link together (decide on style for that)
- [ ] Link together better (decide on style for that)
- [ ] Convex function def
- [ ] Multiplication, div diff rules
@@ -9,3 +9,4 @@ $f = \{ \omega \in \Omega \divider \cX(\omega) \leq a \} \in \cF$ (notwendinge B
0 & \text{ wenn } \omega \notin A \\
1 & \text{ wenn } \omega \in A
\end{cases}$
Das $A$ kann bspw $\cX \leq a$ sein.
@@ -1,19 +1,14 @@
% P26
\subsection{Unabhängigkeit}
\label{sec:rv-indep}
\shortdefinition Z.V. $\cX_1, \ldots, \cX_n$ sind \bi{unabh.} falls
$\forall x_1, \ldots, x_n \in \R$ $\P[\cX_1 \leq x_1, \ldots, \cX_n \leq x_n] = \P[\cX_1 \leq x_1] \cdots \P[\cX_n \leq x_n]$
\shortremark Alternativ: ZVs unabhängig, falls $\forall I_1 \subseteq \R, \ldots, I_n \subseteq \R$ Intervalle
$\{ \cX_1 \in I_1 \}, \ldots, \{ \cX_n \in I_n \}$ unabhängig
\shortdefinition u.i.v. (i.i.d.) (unabhängig \& identisch verteilt) Z.V.
\subsubsection{Gruppierung}
\shorttheorem $n$ ZV $\cX_i$ und $1 \leq i_1 < \ldots < i_k \leq n$ sind indizes und $\phi_1, \ldots, \phi_k$ Abbildungen. Dann sind unabhängig:\\
$Y_1 = \phi_1(\cX_1, \ldots, \cX_{i_1}), \ldots, Y_k = \phi_k(X_{i_{k - 1} + 1}, \ldots, X_{i_k})$
\subsubsection{Unabhängig identisch verteilte ZV}
% FIXME: REMOVE into shorter writing
{\scriptsize Abgekürzt u.i.v., oder i.i.d (independent \& identically distributed)}
\shortdefinition Eine Folge von ZV ist \bi{(1)} unabh. falls $X_i$ unabh. sind und \bi{(2)} uiv, falls unabh. und die ZV dieselbe Verteilungsf. haben, also:
$\forall i, j \ F_{\cX_i} = F_{\cX_j}$
$Y_1 = \phi_1(\cX_1, \ldots, \cX_{i_1}), \ldots, Y_k = \phi_k(X_{i_k + 1}, \ldots, X_n)$
@@ -1,9 +1,6 @@
% P28: TODO: may need expansion
\subsection{Konstruktion von Zufallsvariablen}
\shortdefinition[Bernoulli ZV] mit param. $p \in [0, 1]$ falls\\
$\P[\cX = 0] = 1 - p$ und $\P[\cX = 1] = p$. Not.: $\cX \sim \text{Ber}(p)$
\shorttheorem[$\exists$-T v. Kolmogorov] $\exists$ W-Raum und n. endl. uiv Folge von $\cX_i \sim \text{Ber}\left( \frac{1}{2} \right)$
\shorttheorem[$\exists$-T v. Kolmogorov] $\exists$ W-Raum und endl. uiv Folge von $\cX_i \sim \text{Ber}\left( \frac{1}{2} \right)$ mit param $0.5$
\shortdefinition ZV $U$ heisst \bi{gleichverteilt auf} [0, 1], falls\\
$F_U(x) = \begin{cases}
@@ -17,10 +14,10 @@ Wir schreiben $U \sim \cU([0, 1])$
$\cY(\omega) = \sum_{n = 1}^{\8} 2^{-n} \cX_n (\omega)$ absolut, mit $\cY(\omega) \in [0, 1]$.
$\cY \sim \cU([0, 1])$
\shortdefinition[Pseudoinverse] von $F$ ist $F^{-1} : (0, 1) \rightarrow \R$. Def:\\
\shortdefinition[Inverse Vert.] von $F$ ist $F^{-1} : (0, 1) \rightarrow \R$. Def:\\
$\forall \alpha \in (0, 1) \quad F^{-1} (\alpha) = \inf\{ x \in \R \divider F(x) \geq \alpha \}$
\shorttheorem[Inversionsmethode] $F$ erfüllt eig. v. T2.4, $U \sim \cU(\dots)$, dann hat ZV $X = F^{-1}(U)$ die Verteilfunk. $F_X = F$
\shorttheorem[Inversionsmethode] $F$ erfüllt T2.4, u. $U \sim \cU(\dots)$, dann hat ZV $X = F^{-1}(U)$ die Verteilfunk. $F_X = F$
\shortremark $X$ wohldefiniert mit $X(\omega) = F^{-1}(U(\omega))$ falls $U(\omega) \in (0, 1)$ und $X(\omega) = 0$ sonst.
@@ -2,4 +2,4 @@
\subsection{Fast sichere Ereignisse}
\shortdefinition $A \in \cF$ tritt \bi{fast sicher} (f.s.) ein, falls $\P[A] = 1$.
\shortremark Für allg. Mengen: $A$ f.s., falls $\exists A' \subseteq A \divider \P[A'] = 1$
\shortremark Für allg. Mengen: $A$ f.s., falls $\exists A' \subseteq A : \P[A'] = 1$
@@ -1,9 +1,11 @@
\subsection{Diskrete Zufallsvariablen}
\shortdefinition Z.V. $\cX$ ist \bi{diskret}, falls endl. oder abzählb. Menge $W \subsetneq \R$ existiert, s.d. $\P[\cX \in W] = 1$ (Werte v. $\cX$ f.s. in $W$)
\shortremark Falls der Grundraum $\Omega$ endlich oder abzählbar ist, dann ist jede Z.V. $\cX$ diskret.
\shortremark Falls $\Omega$ endl. / abzählb., dann ist jede Z.V. $\cX$ diskret.
\shortdefinition[Verteilung] Für Z.V. $\cX$ mit $W$ endl. oder abzählb. $(p(x))_{x \in W} \defEquiv \forall x \in W \; p(x) := \P[\cX = x]$
\shortdefinition[Gewichtsf.] $\cX$ mit $W$ endl.: $p_{\cX}(x) = \P[\cX = x]$
\shortdefinition[Verteilung] $(p(x))_{x \in W} \defEquiv \forall x \in W \; p(x)$
\shorttheorem $(p(x))_{x \in W} = \sum_{x \in W} p(x) = 1$
@@ -1,4 +1,6 @@
\subsubsection{Poisson-Verteilung}
{\scriptsize Approximation von Binomialverteilung}
\shortdefinition $\cX \sim \text{Poisson}(\lambda)$ mit $\lambda > 0 \in \R$, falls\\
$\forall k \in \N \quad \P[\cX = k] = \frac{\lambda^k}{k!} e^{-\lambda}$
@@ -3,11 +3,11 @@
\shortremark $\E[\cX]$ immer definiert und endlich oder unendlich
\shorttheorem $\cX$ n.-neg. Dann: $\E[\cX] \geq 0$. $=$, wenn $\cX = 0$ fast sicher
\shorttheorem $\cX$ n.neg. Dann: $\E[\cX] \geq 0$. $=$, wenn $\cX = 0$ fast sicher
\shortdefinition $\E[\cX] = \E[\cX_+] - \E[\cX_-]$ mit $\cX_-$ auch n.-neg.
\shortremark $|\cX| = \cX_+ + \cX_-$. Für $\cX \geq 0$ ist $\E[\cX]$ immer definiert.
\shortremark $|\cX| = \cX_+ + \cX_-$; $\cX = \cX_+ - \cX_-$. Für $\cX \geq 0$ ist $\E[\cX]$ immer definiert.
Falls $\cX$ kein konst. Vorzeichen, $\E[\cX]$ undef.
\shortremark $\E[\cX] = \int_{0}^{\8} (1 - F_\cX(x)) \dx x - \int_{-\8}^{0} F_\cX(x)$
@@ -8,7 +8,7 @@
\subsubsection{Beispiele}
\begin{itemize}
\item $\cX \sim \text{Ber}(p)$: $\E[\cX] = p$
\item $\cX \sim \text{Ber}(p)$: $\E[\cX] = p$ ($\E[1_A] = \P[A]$)
\item $\cX \sim \text{Bin}(n, p)$: $\E[\cX] = np$
\item $\cX \sim \text{Poisson}(\lambda)$: $\E[\cX] = \lambda$
\end{itemize}
@@ -1,12 +1,13 @@
\subsection{Stetige Zufallsvariablen}
\shortdefinition $\cX$ stetig $\E[\cX] = \int_{-\8}^{\8} x f_\cX(x) \dx x$
\shorttheorem $\E[\varphi(\cX)] = \int_{-\8}^{\8} \varphi(x) f_\cX(x) \dx x$, falls int. wohldefiniert
\shorttheorem $\E[\varphi(\cX)] = \int_{-\8}^{\8} \varphi(x) f_\cX(x) \dx x$, falls int. wohldef.
\shortlemma[Int über gauss. Glockenk.] $\int_{-\8}^{\8} e^{\frac{-x^2}{2\sigma^2}} \dx x = \sqrt{2 \pi \sigma^2}$
\subsubsection{Beispiele}
% TODO: Consider if need derivation of them here and prev section as well
% TODO: Also add the ones proven in exercises
\shortlemma[Int über gauss. Glockenk.] $\int_{-\8}^{\8} e^{\frac{-x^2}{2\sigma^2}} \dx x = \sqrt{2 \pi \sigma^2}$
\begin{itemize}
\item $\cX \sim \cU([a, b])$, $a < b$: $\E[\cX] = \frac{a + b}{2}$
\item $\cX \sim \text{Exp}(\lambda)$, $\lambda > 0$: $\E[\cX] = \frac{1}{\lambda}$
@@ -14,7 +14,5 @@ $\E\left[ \prod_{k = 1}^n \cX_k \right] = \prod_{k = 1}^n \E[\cX_k]$
\shorttheorem $f : \R \rightarrow \R_+$ mit $\int_{-\8}^{\8} f(x) \dx x = 1$. Dann ist äquivalent:
\bi{(1)} $\cX$ stetig mit Dichte $f$ und \bi{(2)} für jede stückweise stetige Abb. $\varphi : \R \rightarrow \R$ gilt $\E[\varphi(\cX)] = \int_{-\8}^{\8} \varphi(x) f(x) \dx x$
\shorttheorem äquivalent: \bi{1} $\cX, \cY$ unabhängig, für alle $\varphi, \psi : \R \rightarrow \R$: $\E[\varphi(\cX) \psi(\cX)] = \E[\varphi(\cX)] \E[\psi]$
\shorttheorem äquivalent: \bi{(1)} $\cX_i$ unabhängig,\\
\bi{(2)} $\forall \varphi_i$: $\E[\varphi_1(\cX_1) \cdots \varphi_n(\cX_n)] = \E[\varphi_1(\cX_1)] \cdots \E[\varphi_n(\cX_n)]$
@@ -4,3 +4,5 @@
\shorttheorem[Jensensche] $\varphi: \R \rightarrow \R$ konvex, und falls $\E[\varphi(\cX)]$ und $\E[\cX]$ wohldefiniert: $\varphi(\E[\cX]) \leq \E[\varphi(\cX)]$
\shorttheorem[Dreieck] $\varphi(x) = |x|$, dann $|\E[\cX]| \leq \E[|\cX|]$. $\varphi(x) = x^2$, dann $\E[|\cX|] \leq \sqrt{\E[\cX^2]}$
\shortcorollary[Cheb.] $\V[\cY]$ end. $\forall c > 0$ gilt: $\P[|\cY - \E[\cY]| \geq c] \leq \frac{\V[\cY]}{c^2}$
@@ -1,4 +1,6 @@
\subsection{Varianz}
$\E[\cX^2] = \sum_{x \in W} x^2 \cdot p_\cX(x)$ ($\cX$ diskret)
\shortdefinition $\cX$ mit $\E[\cX^2] < \8$, $\V[\cX] = \E[(\cX - \E[\cX])^2]$
\shortdefinition[Standardabweichung] $\sigma(\cX) = \sqrt{\V[\cX]}$
@@ -11,7 +13,8 @@ $\V[\cX] = \E[\cX^2] - \E[\cX]^2 = a^2\E[1_\Omega] - a^2 = 0$
% Task 4.42 (needs proof?)
\shortremark $\E[\cX] < \8$, dann $\V[\cX] \geq 0$ mit $=$ g.d.w. $\cX$ konst; zudem $\V[a \cX] = a^2 \V[\cX]$ und $\V[\cX + a] = \V[\cX]$
\shortproposition $\cX_k$ paarw. unabh. $\V\left[ \sum_{k = 1}^{n} \cX_k \right] = \sum_{k = 1}^{n} \V[\cX_k]$
\shortproposition $\cX_k$ paarw. unabh. $\V\left[ \sum_{k = 1}^{n} \cX_k \right] = \sum_{k = 1}^{n} \V[\cX_k]$.
Falls $\cX_k$ abhängig, dann gilt $\neq$
\shortexample Varianz von bekannten Verteilungen
\begin{itemize}
@@ -21,5 +24,3 @@ $\V[\cX] = \E[\cX^2] - \E[\cX]^2 = a^2\E[1_\Omega] - a^2 = 0$
\item $\cX \sim \cU([a, b])$, $\V[\cX] = \frac{(b - a)^2}{12}$
\item $\cX \sim \cN(\mu, \sigma^2)$, $\V[\cX] = \sigma^2$
\end{itemize}
\shortcorollary[Cheb.] $\V[\cY]$ end. $\forall c > 0$ gilt: $\P[|\cY - \E[\cY]| \geq c] \leq \frac{\V[\cY]}{c^2}$
@@ -1,5 +1,5 @@
\subsection{Gemeinsame Diskrete Verteilung}
\shortdefinition $\cX_i$ mit Mengen $W_k \subseteq \R$ endlich oder abzählbar mit $\cX_k \in W_k$ fast sicher.
\shortdefinition $\cX_k$ mit Mengen $W_k \subseteq \R$ endlich oder abzählbar mit $\cX_k \in W_k$ fast sicher.
Die gemeinsame Verteilung (\textit{Joint probability distribution}) von $(\cX_1, \ldots, \cX_n)$ ist Familie von W.:
\[
\{ p(x_1, \ldots, x_n) \}_{x_1 \in W_1, \ldots, x_n \in W_n}
@@ -22,7 +22,7 @@ mit $p : \R^n \rightarrow [0, 1]$ die gemeinsame Gewichtsfunktion (joint probabi
& = \sum_{y_1 \leq x_1, \ldots, y_n \leq x_n} p(y_1, \ldots, y_n)
\end{align*}
\shorttheorem[Verteilung Bild] Sei $\phi : \R^n \rightarrow \R$, $\cX_i$ disk. Z.V. mit Werten jeweils f.s. in $W_1, \ldots, W_n$.
\shorttheorem[Verteilung Bild] Sei $\varphi : \R^n \rightarrow \R$, $\cX_i$ disk. Z.V. mit Werten jeweils f.s. in $W_1, \ldots, W_n$.
Dann $\cZ = \varphi(\cX_1, \ldots, \cX_n)$ disk. Z.V. mit Werten f.s. in $W = \varphi(W_1 \times \ldots \times W_n)$. Verteilung von $\cZ$ dann gegeben durch ($\forall z \in W$):
\[
\P[\cZ = z] = \sum_{\elementstack{x_1 \in W_1, \ldots, x_n \in W_n}{\varphi(x_1, \ldots, x_n) = z}} \P[\cX_1 = x_1, \ldots, X_n = x_n]
@@ -48,5 +48,6 @@ $\forall k \in \{ 1, \ldots, n \}$ und $\forall x \in W_k$ gilt:
\shorttheorem Folgende Aussagen sind äquivalent (für $\cX_i$ mit Verteilung $\{p(x_1, \ldots, x_n)\}_{x_1 \in W_1, \ldots, x_n \in W_n}$):
\begin{itemize}
\item $\cX_1, \ldots, \cX_n$ sind unabhängig
\item $\forall x_1 \in W_1, \ldots, x_n \in W_n$ gilt \[ p(x_1, \ldots, x_n) = \P[\cX_1 = x_1] \cdot \ldots \cdot \P[\cX_n = x_n] \]
\item $\forall x_1 \in W_1, \ldots, x_n \in W_n$ gilt (prod. Randv. von $\cX_i$)
\[ p(x_1, \ldots, x_n) = \P[\cX_1 = x_1] \cdot \ldots \cdot \P[\cX_n = x_n] \]
\end{itemize}
@@ -52,7 +52,7 @@ Herleitung der Randdichte (``wegintegrieren''):
\end{align*}
{\scriptsize (Hier wieder Umwandlung von Summe zu Integral von Diskret zu Stetig)}
\shortexample Beispiele von gemeinsamen stetigen Verteilungen\\
\shortexample Randdichten mit Gleichverteilung\\
\bi{Einheitsquadrat} {\scriptsize ($f(x, y) = 1_{(x, y) \in [0, 1]^2} = 1_{x \in [0, 1]} 1_{y \in [0, 1]}$)}
\begin{align*}
f_\cX(x) & = \int_{0}^{1} 1_{x \in [0, 1]} 1_{y \in [0, 1]} \dx y = 1_{x \in [0, 1]} \\
@@ -73,7 +73,7 @@ Herleitung der Randdichte (``wegintegrieren''):
$f(x_1, \ldots, x_n) = f_{\cX_1}(x_1) \cdot \ldots \cdot f_{\cX_n}(x_n)$
\end{itemize}
\shortexample[Gleichverteilungen]\\
\shortexample Unabhängigkeit bei Gleichverteilungen\\
\bi{Einheitsquadrat} Wieder $f(x, y) = 1_{(x, y) \in [0, 1]^2}$, dann:
\[
f(x, y) = 1_{(x, y) \in [0, 1]^2} = 1_{x \in [0, 1]} 1_{y \in [0, 1]} = f_\cX(x) f_\cY(y)
@@ -1,5 +1,5 @@
\subsection{Schwaches Gesetz der grossen Zahlen}
\shorttheorem[Schwaches Ges. der grossen Zahlen] Sei $K = \{ 1, 2, \ldots \}$ und $\forall k \in K : \cX_k$ unabh. Z.V. mit $\E[\cX_k] = \mu$; $\V[\cX_k] = \sigma^2$:
\shorttheorem[Schwaches GGZ] Sei $K = \{ 1, 2, \ldots \}$ und $\forall k \in K : \cX_k$ unabh. Z.V. mit $\E[\cX_k] = \mu$; $\V[\cX_k] = \sigma^2$:
\[
\overline{\cX}_n = \frac{1}{n} S_n = \frac{1}{n} \sum_{k = 1}^{n} \cX_k
\]
@@ -1,5 +1,5 @@
\subsection{Starkes Gesetz der grossen Zahlen}
\shorttheorem[Starkes Ges. der grossen Zahlen] Für $\cX_1, \ldots$ mit $\cX_k$ unabhängig mit $\E[\cX_k]$ endlich. Für
\shorttheorem[Starkes GGZ] Für $\cX_1, \ldots$ mit $\cX_k$ unabhängig mit $\E[\cX_k]$ endlich. Für
\[
\overline{\cX}_n = \frac{1}{n} S_n = \frac{1}{n} \sum_{k = 1}^{n} \cX_k
\]
@@ -8,7 +8,7 @@ $(\cX_n)_{n \in \N}$ \bi{konvergiert in V.} gegen $\cX$
\]
\shorttheorem[Zentraler Grenzwertsatz (\textbf{ZGS})]\\
{\scriptsize i.i.d = independent and identically distributed (u.i.v in DE)}
{\scriptsize i.i.d = independent and identically distributed (u.i.v in DE, see \ref{sec:rv-indep})}
$\cX_k$ i.i.d mit $\E[\cX_k] = \mu$, $\V[\cX_k] = \sigma^2$. Für Partialsummen $S_n = \sum_{k = 1}^{n} \cX_k$ gilt $\forall x \in \R$ (mit $\Phi$ V.F. von Std.-Norm.-V):
\[
@@ -16,7 +16,7 @@ $\cX_k$ i.i.d mit $\E[\cX_k] = \mu$, $\V[\cX_k] = \sigma^2$. Für Partialsummen
\]
\shortremark $\E[S_n] \! = \! n \mu$, $\V[S_n] \! = \! n \sigma^2$; $S_n^* \! = \! \frac{S_n - n\mu}{\sigma \sqrt{n}} \! \overset{\text{approx}}{\sim} \! \cN(0, 1)$
für grosse $n$, mit $\overset{\text{approx}}{\sim}$ gespr. ``approx. gleichverteilt gemäss''.
für grosse $n$, mit $\overset{\text{approx}}{\sim}$ gespr. ``approximativ verteilt gemäss''.
Also ist für $\E[S_n^*] = 0$ und $\V[S_n^*] = 1$.
Für $S_n$ also: $S_n \! \overset{\text{approx}}{\sim} \! \cN(n\mu, n\sigma^2)$,
@@ -1,5 +1,5 @@
\subsection{Chernoff-Schranken}
\shortdefinition[Momenterzeugende Funktion] von $\cX$ ist für $t \in \R$ $M_\cX(t) + \E[e^{t\cX}]$
\shortdefinition[Momenterzeugende Funktion] von $\cX$ ist für $t \in \R$ $M_\cX(t) = \E[e^{t\cX}]$
\shortexample $\cX \sim \text{Ber}(p)$, dann $M_\cX(t) = 1 - p + p e^t$;\\
$\cX \sim \text{Bin}(n, p)$, dann $M_\cX(t) = (1 - p + pe^t)^n$
@@ -13,3 +13,4 @@ $\cX \sim \text{Bin}(n, p)$, dann $M_\cX(t) = (1 - p + pe^t)^n$
\[
\P[S_n \geq (1 + \delta) \mu_n] \leq \left( \frac{e^\delta}{(1 + \delta)^{1 + \delta}} \right)
\]
Dabei ist $\delta$ der Faktor der Abweichung
@@ -1,5 +1,5 @@
\subsection{Schätzer}
\shortdefinition[Schätzer] ist eine Z.V. der Form $T_l = t_l(\cX_1, \ldots, \cX_n)$, mit zu findender Schätzfunktion $t_l : \R^n \rightarrow \R$.
\shortdefinition[Schätzer] ist eine Z.V. der Form $T_l = t_l(\cX_1, \ldots, \cX_n)$, mit zu findender \bi{Schätzfunktion} $t_l : \R^n \rightarrow \R$.
Einsetzen von Daten liefer dann \bi{Schätzwerte}. Oft schreiben wir $T = (T_1, \ldots, T_m)$ und $\vartheta = (\vartheta_1, \ldots, \vartheta_m)$
\shortremark \bi{Schätzwert} ist Zahl ($T_l(\omega)$), \bi{Schätzer} ist Z.V. ($T_l$)
@@ -14,6 +14,8 @@
\renewcommand{\propositionShortNamingDE}{Prop}
\renewcommand{\remarkShortNamingDE}{Bem}
\renewcommand{\theoremShortNamingDE}{Thm}
\renewcommand{\corollaryShortNamingDE}{Kor}
\renewcommand{\lemmaShortNamingDE}{Lem}
\renewcommand{\descriptorNameDisplay}[1]{\textbf{#1}}