התפלגות בדידה

בתורת ההסתברות ובסטטיסטיקה, התפלגות בדידה מתארת התפלגות של משתנה מקרי אשר טווח ערכיו האפשריים הוא קבוצה בת מנייה.
התפלגות בדידה נבדלת מהתפלגות רציפה שמאופיינת בקבוצה רציפה של ערכים אפשריים, כלומר בקבוצה שאינה בת מנייה.

פונקציית הסתברות של התפלגות בדידה. ההסתברות של היחידונים {1}, {3}, {7} היא 0.2, 0.5 ו-0.3 בהתאמה. כל קבוצה שאינה מכילה לפחות אחד מערכים אלו היא בעלת הסתברות שווה לאפס.

בשרטוט העליון מוצגת פונקציית ההצטברות של ההתפלגות הבדידה שלה שלושה ערכים אפשריים: {1}, {3}, {7} בהסתברות 0.2, 0.5 ו-0.3 בהתאמה. השרטוט האמצעי מציג את פונקציית ההצטברות של התפלגות רציפה, עובדה שניתן להסיק בשל רציפות הפונקציה על כל הטווח [0,1]. השרטוט התחתון מציג פונקציית הצטברות של התפלגות רציפה בחלקה ובדידה בחלקה.

דוגמאות

התפלגות בדידה יכולה לשמש כמודל לספירה של מאורעות מוגדרים, למשל:

• מספר ההצלחות מתוך מספר נתון של ניסיונות. לדוגמה מספר הטלות הקוביה שתוצאתן 6 מתוך מספר נתון של הטלות (התפלגות בינומית).
• מספר הניסיונות עד לקבלת מספר נתון של הצלחות, לדוגמה מספר הזריקות הכושלות עד לקליעה המוצלחת החמישית לסל אם לכל זריקה יש הסתברות קבועה להצלחה (התפלגות בינומית שלילית).
• מספר הניסיונות הנדרשים עד להצלחה הראשונה (התפלגות גאומטרית).
• ספירת מאורעות המתרחשים באופן בלתי תלוי ובקצב (ממוצע) קבוע כגון מספר הלקוחות שהגיעו לחנות בפרק זמן מסוים (התפלגות פואסון).

כמו כן התפלגות בדידה מהווה מודל לשאלת כן\לא בהסתברות מסוימת (התפלגות ברנולי) או מודל לשאלה בעלת מספר סופי של תשובות שלכל אחת מהן הסתברות מוגדרת. במקרה הפרטי שבו לכל תשובה יש הסתברות זהה, תהיה זו התפלגות אחידה בדידה. שאלות לדוגמה יכולות להיות: "מה תהיה תוצאת ההטלה של קובייה בעלת שש פאות?" (שש תשובות בעלות הסתברות זהה של שישית: {1,2,3,4,5,6}) או לחלופין "האם תוצאת ההטלה תהיה זוגית?" (שאלת כן/לא עם הסתברות של חצי להצלחה).

הגדרה

בתורת ההסתברות, נאמר שהתפלגות היא התפלגות בדידה אם היא מאופיינת על ידי פונקציית הסתברות (להבדיל מפונקציית צפיפות). לפיכך ההתפלגות של משתנה מקרי ${\displaystyle X}$ היא בדידה, ו-${\displaystyle X}$ ייקרא משתנה מקרי בדיד אם:

${\displaystyle \sum _{u}\Pr(X=u)=1}$

כאשר ${\displaystyle u}$ עובר על כל אחד מהערכים ש-${\displaystyle X}$ יכול לקבל.

מכאן נובע שאם משתנה מקרי ${\displaystyle X}$ הוא בדיד, אזי קבוצת כל הערכים שהוא יכול לקבל בהסתברות שונה מאפס היא סופית או בת מנייה, שכן סכום איבריה של קבוצה שאינה בת מנייה וכל איבריה ממשיים חיוביים (ושונים מאפס) יתכנס תמיד לאינסוף.

מאפיינים

להתפלגות הבדידה יש פונקציית הסתברות לא רציפה עבורה ${\displaystyle Pr(X=x)=0}$ לכל ערך ${\displaystyle x}$ שאינו בקבוצת הערכים האפשריים של ההתפלגות.

פונקציית ההצטברות של התפלגות בדידה נראית כפונקציית מדרגות מונוטונית עולה, כאשר לכל ערך ${\displaystyle x}$ עבורו ${\displaystyle Pr(X=x)>0}$ יש לפונקציית ההצטברות נקודת אי רציפות.

דוגמה קלאסית למשתנה מקרי בדיד היא מספר הנקודות המתקבל על הפאה העליונה כשמטילים קובייה, או פונקציה כלשהי של מספר זה.

ראו גם

• זמן בדיד וזמן רציף

מיזמי קרן ויקימדיה
ספר לימוד בוויקיספר: הסתברות/משתנים מקריים/משתנים מקריים בדידים

קישורים חיצוניים