随机变量与高等数学中的函数有何异同

如题所述

一、随机变量与函数的关系

1.定义1

设在某个变化过程中存在两个变量x,y,若对于某一非空数集中的每一个x值,按照某一确定的关系f都有唯一一个实数y 与之对应,则称变量y是变量x的函数,记为y=f(x)。其中x称为自变量,y称为因变量。使函数有意义的x的取值范围称为函数的定义域,通常用D表示;y的取值范围称为函数的值域,通常记为R。

这是我们熟知的函数的概念,事实上它是两个非空实数集合之间建立的映射关系。构成函数要求对每一个x,有唯一确定的y与之对应。

概率论中为了用简洁精练的语言描述随机试验的结果,并用严格精确的数学方法研究随机现象,常采用将随机试验的结果数量化的方式来表示随机事件。也就是对随机试验样本空间中每一个样本点(基本事件),通过定义一个函数,赋予它唯一的一个实数值,这样的函数就称为随机变量。

2.定义2

设E是一个随机试验,它的样本空间为Ω={e},如果对于Ω内每一个e都有一个实数X(e)和它对应,则称X(e)为随机变量,简记为X。

随机变量是由随机事件得到的变量,名为变量,实质上是一个函数,是从样本空间到实数上的一个单值函数,X(e):S→R。随机变量的引入大大简化了随机事件的刻画,对进一步研究随机事件的概率也起到了优化的作用。

概率论中重点考察的概率实际上是值域缩小到[0,1]区间的一个函数。自变量为随机事件,因变量为该随机事件发生的可能性的大小。对每一个随机事件(自变量),在对应法则下,能确定其发生的可能性大小——概率(因变量)。引入随机变量之后,概率就为实数到实数上的一个对应关系,等价于高等数学里定义的函数概念。

二、随机变量与函数的区别

随机变量又不同于高等数学中的函数。它的自变量是样本点,定义域是样本空间,由于自变量的随机性,在试验完成之前,不能预先知道哪个样本点会出现,也就没办法预知对应的函数值,所以这个函数的取值也是具有随机性的。这也是随机变量与普通变量(函数)的本质区别。因此对随机变量的分析,会重点放在其取值的可能性上。而对函数的分析更侧重函数的取值、性质和应用方面的研究。
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