Institut für Mathematische Stochastik Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik (Kurzskript zur Vorlesung Sommersemester 2010) von Prof. Dr. Norbert Gaffke Inhaltsverzeichnis 1 Wahrscheinlichkeitsräume und Zufallsvariablen 1.1 W-Räume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Zufallsvariablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Modellierung von Zufallsexperimenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Stochastische Unabhängigkeit, bedingte Wahrscheinlichkeiten 2.1 Stochastische Unabhängigkeit von Ereignissen . . . . . . . . . . . 2.2 Stochastische Unabhängigkeit von Zufallsvariablen . . . . . . . . 2.3 Gemeinsame Verteilung und Produkt-Verteilung . . . . . . . . . 2.4 Modellierung unabhängiger Zufallsexperimente . . . . . . . . . . 2.5 Bedingte Wahrscheinlichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 4 6 . . . . . 9 9 10 12 13 15 . . . . 17 17 18 20 24 4 Mehrdimensionale Zufallsvariablen 4.1 Verteilungsfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Erwartungswert und Kovarianzmatrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Charakteristische Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 27 27 30 5 Konvergenz von Folgen von Zufallsvariablen 5.1 Fast-sichere und stochastische Konvergenz . . . 5.2 Schwaches Gesetz der Großen Zahlen . . . . . . 5.3 Starkes Gesetz der Großen Zahlen . . . . . . . 5.4 Konvergenz empirischer Verteilungsfunktionen . 3 Reelle Zufallsvariablen 3.1 Verteilungsfunktionen . . . . 3.2 Erwartungswert und Varianz 3.3 Kovarianz und Korrelation . . 3.4 Charakteristische Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 32 34 35 37 6 Schwache Konvergenz von W-Verteilungen 6.1 Schwache Konvergenz bzw. Verteilungskonvergenz . . . . 6.2 Weitere Beschreibungen der schwachen Konvergenz . . . . 6.3 Zentraler Grenzwertsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Mehrdimensionale Version des Zentralen Grenzwertsatzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 38 40 42 44 7 Einführung in die mathematische Statistik 7.1 Statistische Modellierung . . . . . . . . . . 7.2 Maximum-Likelihood-Schätzung . . . . . . 7.3 Lineare Regression . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Statistische Theorie der Schätzer . . . . . . 7.5 Intervallschätzer und Konfidenzintervalle . . 7.6 Testprobleme und Signifikanztests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 47 48 50 53 55 57 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .