กฎแห่งการมีจำนวนมาก (1)

(ในบล็อก wonam.exteen.com ผมมักจะเขียนเรื่องทั่ว ๆ ไป แต่สำหรับบล็อกนี้ ผมจะพยายามเีขียนเรื่องที่เกี่ยวข้องกับวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี ซึ่งอาจเป็นเรื่องที่ผมศึกษาอยู่ หรือไปผ่าน ๆ ตามา)

ให้เหรียญที่เที่ยงตรงมาหนึ่งอัน โยน 2 ครั้ง แล้วนับจำนวนหัวที่ออกมา ตามหลักความน่าจะเป็น ค่าคาดหวัง (expected value) ของจำนวนหัวก็คือ 1 แต่อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นที่ผลที่ได้เป็นเช่นค่าคาดหวังเสมอไป ถ้าลองคำนวณดูจะพบว่า ความน่าจะเป็นที่จะได้หัว 1 ครั้งพอดี มีค่าเท่ากับ 0.5 เท่านั้น

แล้วความน่าจะเป็นที่เราคำนวณมาเนี่ยะ มันจะมีประโยชน์อะไร? เช่นถ้าเราบอกว่าเหตุการณ์หนึ่งจะเกิดขึ้นด้วยความน่าจะเป็น 0.5 จริง ๆ แล้วมีความหมายอะไรหรือไม่?

ถ้าถกกันเรื่องความหมายแล้ว จริง ๆ ก็ตอบได้ยาก แต่ถ้าเรายึดโมเดลมาตรฐานทั่วไปของความน่าจะเป็น เราสามารถแสดง "ความหมาย" ของตัวเลขความน่าจะเป็นพอได้บ้าง

ความเข้าใจหนึ่งที่เรามีเกี่ยวกับความน่าจะเป็นก็คือจำนวนครั้ง โดยเฉลี่ย ที่เหตุการณ์หนึ่ง ๆ จะเกิดขึ้น แน่นอนคำว่าโดยเฉลี่ยนั้น มีนัยยะของจำนวนอยู่ด้วย นั่นคือ ยิ่งมีการทดลองมากครั้งเข้า จำนวนครั้งของการเกิดขึ้นของเหตุการณ์ที่เรานับได้ ก็ควรจะมีสัดส่วนเข้าใกล้กับความน่าจะเป็น นี่คือ "กฎแห่งการมีจำนวนมาก" หรือ Law of large number (ดูเพิ่มที่ en.wikipedia.org)

ถ้าเราจะอธิบายในเชิงคณิตศาสตร์ เราก็อาจเขียนได้ดังนี้ (นี่คือรูปของ weak law of large numbers): ให้ $X_1,X_2,\ldots$ เป็นลำดับของตัวแปรสุ่ม ที่ไม่ขึ้นต่อกัน มีค่าคาดหวัง $\mu$ และค่าความแปรปรวน $\sigma^2$ ให้ค่าเฉลี่ยของตัวแปรสุ่ม $n$ ตัวแรก $\bar{X}_n = (X_1 + X_2 +\cdots + X_n)/n$ สำหรับ $\epsilon$ ใด ๆ ที่มากกว่าศูนย์

    $\lim_{n\rightarrow\infty}\Pr[|\bar{X}_n-\mu|<\epsilon] = 1$

สำหรับการพิสูจน์จะมาเขียนต่ออีกครั้ง

Comments

XXX XXX said…
Oh, this blog is cool!! No time to read right now but I'll read it for sure krub. Please write more.

Popular posts from this blog

ทฤษฎีบทขีดจำกัดกลาง (1)

ชื่อซ้ำ ชื่อต่าง