大数定律与中心极限定理

概率论中最重要的极限定理,揭示了大量随机现象背后的稳定性与规律性

大数定律

在试验不变条件下,重复试验多次,随机事件频率趋于其概率。

随着试验次数增加,样本均值收敛于期望值。

设X₁, X₂,...是独立同分布随机变量,E(Xᵢ)=μ,则:

1/n Σ(Xᵢ) → μ (n→∞)

中心极限定理

独立随机变量和的标准形式收敛于正态分布。

无论原始分布如何,样本均值的分布趋于正态分布。

设X₁, X₂,...是独立同分布随机变量,E(Xᵢ)=μ,Var(Xᵢ)=σ²,则:

(ΣXᵢ - nμ)/(σ√n) → N(0,1) (n→∞)

比较与应用

大数定律

  • 描述样本均值收敛于期望值
  • 强调单个序列的收敛性
  • 应用:保险精算、质量控制

中心极限定理

  • 描述样本均值的分布形式
  • 强调分布的收敛性
  • 应用:统计推断、假设检验

实际应用案例

保险精算

保险公司利用大数定律预测索赔频率,通过大量保单分散风险。

质量控制

生产过程中监控样品均值,中心极限定理帮助判断是否偏离质量标准。

金融投资

多元化投资组合的回报率分布由中心极限定理描述,降低非系统性风险。