Введение. 2
Теоретическая часть. Производящие функции. 4
1.1. Основные определения и свойства производящих функций последовательностей 4
1.2. Свойства производящих функций. 7
1.3. Примеры использования производящих функций. 11
1.3.1. Решение рекуррентных соотношений. 11
1.3.2. Преобразование производящих функций. 13
1.3.3. Задача о счастливых билетах. 19
1.3.4. Числа Каталана. 22
1.4. Числовые последовательности и формальные степенные ряды.. 26
1.5. Производящие функции целочисленных случайных величин. 31
Применение производящих функций для решения некоторых задач теории вероятностей. 41
2.1. Задача 1. 41
2.2. Задача 2. 42
2.3. Задача 3. 44
Заключение. 45
Литература 47
1.1. Основные определения и свойства производящих функций последовательностей
Производящая функция последовательности {an} — это формальный степенной ряд:
.
Экспоненциальная производящая функция последовательности {an} = это формальный степенной ряд:
.
Довольно часто производящая функция интересующей последовательности {an} является рядом Тейлора известной аналитической функции , и это может использоваться для изучения свойств самой последовательности. Тем не менее, следует отметить, что производящей функции не обязана соответствовать аналитическая функция.
Например, оба ряда:
и
имеют радиус сходимости ноль, т.е. расходятся во всех точках, кроме нуля, а в нуле оба дают 1, т.е. как функции они совпадают; тем не менее, как производящие функции (т.е. формальные ряды) они различны.
.....
2. Применение производящих функций для решения некоторых задач теории вероятностей
2.1. Задача 1
Пусть - производящая функция неотрицательной случайной величины . Рассмотрим новые случайные величины и ( - натуральное число). Требуется выразить производящие функции и через .
В представлении функции величина имеет смысл соответствующей вероятности случайной величины .
Суммой случайных величин X и Y называется новая случайная величина Z=X+Y, которая принимает все значения вида zij=xi+yj(i=1,2,..n; j=1,2,...,m) с вероятностями pij, причем pij=P(X=xi;Y=yj)=P(X=xi)*PX=xi(Y=yj).
В данном случае случайная величина Y является натуральным числом, поэтому:
Произведением kX случайной величины Х на постоянную величину k называется новая случайная величина Z=kX, которая с теми же вероятностями, что и Х, принимает значения, равные произведениям значений случайной величины Х на k, т.е. =xi2. В данном случае случайная величина Y является натуральным числом, поэтому:
.....
2.2. Задача 2
При каких значениях параметров , , и дробно-линейная функция является производящей функцией вероятностного распределения?
Производящая функция вероятностного распределения должна однозначно его определять. Пусть , суть две случайные величины, и . Тогда . В частности, если обе величины абсолютно непрерывны, то совпадение производящих функций влечёт совпадение плотностей. Если обе случайные величины дискретны, то совпадение производящих функций вероятностного распределения влечёт совпадение функций вероятности.
....
2.3. Задача 3
Пусть и - случайные величины, причем принимает значения 0 и 1 с вероятностями ½ каждая, а - значения 0, 1, 2, 3 с вероятностями 1/8, ¼, ½, и 1/8, соответственно. Доказать, что не существует величины , не зависящей от и такой, что .
Предположим, что такая случайная величина существует. Обозначим , , производящие функции случайных величин , , и соответственно.
Получаем:
Список использованной литературы:
Гнеденко Б.В. "Курс теории вероятностей", Москва, "Наука"1988. .Вентцель Е.С. "Теория вероятностей", Москва, "Высшая школа"1998. Гмурман Е.В. "Теория вероятностей и математическая статистика", Москва, "Высшая школа"2003. Фирсов А.Н. "Теория вероятностей. Часть I", Санкт-Петербург, 2005. Кибзун. "Теория вероятностей и математическая статистика". Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование. – М.: Наука, 1982. – 296 с. Хомченко А.Н. Метод конечных элементов: стохастический подход / Ив.-Франк. ин-т нефти и газа. – Ивано-Франковск, 1982. – Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей. – М.: Радио и связь, 1983. – 416 с. Боровков А.А. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1986. Булинский А.В., А.Н. Ширяев А.Н. Теория случайных процессов. - М.: Физматлит: Лаборатория базовых знаний, 2003. Вентцель А.Д. Курс теории случайных процессов. - М.: Физматлит, 1975. Волков И.К. ,Зуев С.М. , Цветкова Г.М. Теория случайных процессов. - М.: МГТУ им.Н.Э. Баумана, 1999. Б. Рамачандран Теория характеристических функций, М., Наука, 1975 Гихман И.И., Скороход А.В. Введение в теорию случайных процессов. М.: Наука, 1965. Линник Ю.В., Островский И.В. Разложения случайных величин и векторов, Наука, М., 1972. Бородин О.В. Дискретная математика: Учебное Пособие. Часть 1. Новосибирск: НГУ, 2009. Дискретная математика и математические вопросы кибернетики, Т. I, под редакцией С.В. Яблонского. М.: Наука, 1974. Комбинаторный анализ. Задачи и упражнения: Учебное пособие / Под ред. Рыбникова К.А./ М.: Наука, 1982. Косточка А. В., Соловьева Ф. И. Дискретная математика: Учеб. пособие/ Новосиб. гос. ун-т, Мех.-мат. фак., Каф. теорет. кибернетики. - Новосибирск: НГУ, 2001. Ландо С.К. Лекции о производящих функциях. - МЦНМО , 2007 Липский В. Комбинаторика для программистов. М.: Мир, 1988. Редькин Н.П. Дискретная математика. Санкт-Петербург, Москва, Краснодар. Лань, 2003. Рейнгольд Э., Нивергельт Ю., Део Н. Комбинаторные алгоритмы. Теория и практика. М.: Мир, 1980. Рыбников К.А.Введение в комбинаторный анализ. М.: Изд-во МГУ, 1985. Сачков В.Н. Введение в комбинаторные методы дискретной математики. М.: Наука, 1982.

