Функциональные и стохастические связи. Функциональная связь и стохастическая зависимость Смотреть значение Зависимость Стохастическая в других словарях

11.6. Зависимость В Интернете никто не знает, что ты собака. Питер СтайнерДавай проведем простой тест: чем ты будешь заниматься, если тебя на месяц забросит в страну, где с интернетом все плохо? Например, в Северную Корею? У тебя есть план, чем можно занять все это время, кроме

Зачастую теорию вероятностей воспринимают как раздел математики, который занимается «исчислением вероятностей».

И всё это исчисление фактически сводится к простой формуле:

«Вероятность любого события равна сумме вероятностей входящих в него элементарных событий ». Практически эта формула повторяет, привычное нам с детства, «заклинание»:

«Масса предмета равна сумме масс составляющих его частей ».

Здесь мы будем обсуждать не столь тривиальные факты из теории вероятностей. Речь пойдёт, в первую очередь, о зависимых и независимых событиях.

Важно понять, что одинаковые термины в различных разделах математики могут иметь совершенно различный смысл.

Например, когда говорят, что площадь круга S зависит от его радиуса R , то, конечно, имеется в виду функциональная зависимость

Совсем другой смысл у понятий зависимость и независимость в теории вероятностей.

Знакомство с этими понятиями начнём с простого примера.

Представьте, что вы проводите эксперимент с бросанием игральной кости в этой комнате, а ваш коллега в соседней комнате тоже подбрасывает монету. Пусть вас интересует событие А – выпадение «двойки» у вас и событие В – выпадение «решки» у вашего коллеги. Здравый смысл подсказывает: эти события независимы!

Хотя мы ещё не ввели понятия зависимости/независимости, но интуитивно ясно, что любое разумное определение независимости должно быть устроено так, чтобы эти события определялись как независимые.

Теперь обратимся к другому эксперименту. Бросается игральная кость, событие А – выпадение «двойки», событие В – выпадение нечётного числа очков. Считая, что кость симметрична, можно сразу сказать, что Р(А) = 1/6. А теперь представьте, что вам сообщают: «В результате проведенного эксперимента произошло событие В, выпало нечётное число очков». Что теперь можно сказать о вероятности события А? Понятно, что теперь эта вероятность стала равна нулю.

Для нас самое важное, что она изменилась .

Возвращаясь к первому примеру, можно сказать, информация о том, что в соседней комнате произошло событие В никак не скажется на ваших представлениях о вероятности события А. Эта вероятность не изменится от того, что вы что-то узнали о событии В.

Мы приходим к естественному и чрезвычайно важному выводу –

если информация о том, что событие В произошло меняет вероятность события А, то события А и В следует считать зависимыми, а если не меняет – то независимыми.

Этим соображениям следует придать математическую форму, определить зависимость и независимость событий с помощью формул.

Будем исходить из следующего тезиса: «Если А и В – зависимые события, то в событии А содержится информация о событии В, а в событии В содержится информация о событии А». А как узнать – содержится или нет? Ответ на этот вопрос даёт теория информации .

Из теории информации нам нужна только одна формула, которая позволяет вычислить количество взаимной информации I(A, B) для событий А и В

Не будем вычислять количество информации для различных событий или подробно обсуждать эту формулу.

Для нас важно, что если

то количество взаимной информации между событиями А и В равно нулю − события А и В независимы . Если же

то количество взаимной информации − события А и В зависимы .

Обращение к понятию информации носит здесь вспомогательный характер и, как нам кажется, позволяет сделать более осязаемыми понятии зависимости и независимости событий.

В теории вероятностей зависимость и независимость событий описывается более формально.

В первую очередь нам понадобится понятие условной вероятности .

Условная вероятность события А при условии, что событие В произошло (Р(В) ≠0), называется величина Р(А|В), вычисляемая по формуле

.

Следуя духу нашего похода к пониманию зависимости и независимости событий можно ожидать, что условная вероятность будет обладать следующим свойством: если события А и В независимы , то

Это означает, что информация о том, что событие В произошло никак не влияет на вероятность события А.

Так оно и есть!

Если события А и В независимы, то

Имеем для независимых событий А и В

и

Между различными явлениями и их признаками необходимо прежде всего выделить два типа связей: функциональную (жестко детерминированную) и статистическую (стохастическую детерминированную).

Связь признака y с признаком x называется функциональной, если каждому возможному значению независимого признака x соответствует одно или несколько строго определенных значений зависимого признака y. Определение функциональной связи может быть легко обобщено для случая многих признаков x1,x2,…,x n .

Характерной особенностью функциональных связей является то, что в каждом отдельном случае известен полный перечень факторов, определляющих значение зависимого (результтативного) признака, а также точный механизм их влияния, выраженного определенным уравнением.

Функциональную связь можно представить уравнением:

Где y i - результативный признак (i=1,…, n)

f(x i) – известная функция связи результативного и факторного признака

x i – факторный признак.

Стохастическая связь- это связь между величинами, при которых одна из них, случайная величина y, реагирует на изменение другой величины x или других величин x1, x2,…, x n , (случайных или неслучайных) изменением закона распределения. Это обуславливается тем, что зависимая переменная (результативный признак), кроме рассматриваемых независимых, подвержена влиянию ряда неучтенных или неконтролируемых (случайных) факторов, а также некоторых неизбежных ошибок измерения переменных. Поскольку значения зависимой переменной подвержены случайному разбросу, они не могут быть предсказаны с достаточной точностью, а только указаны с определенной вероятностью.

Характерной особенностью стохастических связей является то, что они проявляются во всей совокупности, а не в каждой ее единице (причем не известен ни полный перечень факторов, определяющих значение результативного признака, ни точный механизм их функционирования и взаимодействия с результативным признаком). Всегда имеет место влияние случайного. Появляющиеся различные значения зависимой переменной- реализации случайной величины.

Модель стохастической связи может быть представлена в общем виде уравнением:

Где y i – расчетное значение результативного признака

f(x i) – часть результативного признака, сформировавшаяся под воздействием учтенных известных факторных признаков (одного или множества), находящихся в стохастической связи с признаком

ε i – часть результативного признака, возникшая вследствие действия неконтролируемых или неучтенных факторов, а также измерения признаков неизбежно сопровождающегося некоторыми случайными ошибками.