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@ -197,7 +197,7 @@ piccola di $\PP(\RR)$, la $\sigma$-algebra dei boreliani, che ci permette di esc
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\section{Probabilità reale, funzione di ripartizione (f.d.r.) e proprietà}
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\subsection{Definizioni e corrispondenza tra f.d.r.~e probabilità reale}
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\subsection{Definizioni e proprietà della f.d.r.}
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\begin{definition}
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Si dice \textbf{probabilità reale} una qualsiasi
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@ -233,7 +233,10 @@ piccola di $\PP(\RR)$, la $\sigma$-algebra dei boreliani, che ci permette di esc
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$(F(x_i))_{i \in \NN} = (P((-\infty, x_i]))_{i \in \NN} \goesdown P((-\infty, \tilde{x}]) = F(\tilde{x})$.
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\end{proposition}
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\subsection{Corrispondenza tra f.d.r.~e probabilità, calcolo di \texorpdfstring{$P$}{P} tramite \texorpdfstring{$F$}{F} e probabilità continue}
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\begin{proposition}[$P$ è univocamente determinata da $F$]
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\label{prop:unicita_fdr}
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Sia $F : \RR \to \RR$ una funzione tale per cui:
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\begin{enumerate}[(i.)]
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\item $F$ è crescente,
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@ -284,7 +287,7 @@ piccola di $\PP(\RR)$, la $\sigma$-algebra dei boreliani, che ci permette di esc
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a $F(b) - F(a)$ in tutti i casi (infatti $F(a^-) = F(a)$ e $F(b^-) = F(b)$).
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\end{remark}
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\section{Classi di probabilità reale: discreta e assolutamente continua (AC)}
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\section{Classi principali di probabilità reale}
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Esistono due classi importanti, ma non esaustive, di probabilità reale: le
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probabilità discrete e quelle assolutamente
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@ -315,7 +318,28 @@ si dividono dunque secondo il seguente schema:
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\end{tikzpicture}
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\end{center}
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\subsection{Probabilità discreta e f.d.r.}
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\begin{example}[Esempio di probabilità né discreta né continua]
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Sia $F : \RR \to \RR$ tale per cui:
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\[
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F(x) = \begin{cases}
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0 & \text{se } x < 0, \\
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x + \frac{1}{2} & \text{se } 0 \leq x \leq \frac{1}{2}, \\
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1 & \text{altrimenti}.
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\end{cases}
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\]
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Allora $F$ è crescente, continua a destra e tale per cui
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$\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$, $\lim_{x \to \infty} F(x) = 1$.
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Pertanto esiste un'unica probabilità $P$ avente $F$ come f.d.r. per la
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\textit{Proposizione \ref{prop:unicita_fdr}}. \smallskip
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Dal momento che $F$ non è continua a sinistra in $0$, $F$ non è continua, e dunque
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$P$ non è continua. Inoltre $F$ non induce una probabilità discreta dacché
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non è costante a tratti in $[0, \nicefrac{1}{2}]$. Pertanto $P$ non è né
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continua né discreta.
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\end{example}
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\section{Probabilità discreta e rappresentazione della f.d.r.}
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Come già discusso nella sezione della \textit{\hyperref[sec:discretizzazione]{Discretizzazione}},
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una probabilità reale $P$ si dice \textit{discreta} se esiste $\Omega_0 \subseteq \RR$
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@ -350,12 +374,81 @@ In questo caso il range $R_P$ è dunque numerabile e, se $F$ è la f.d.r.~di $P$
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Pertanto, se una probabilità reale è discreta, ci si può effettivamente restringere a tutti
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i risultati della \textit{Parte 2}.
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\subsection{Probabilità assolutamente continue (AC)}
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\section{Probabilità assolutamente continue (AC)}
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\begin{warn}
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Si ricorda che con il simbolo $\int$ si intende l'integrale
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secondo Lebesgue e che si assume di star lavorando sempre con la
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misura di Lebesgue.
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misura di Lebesgue $m$.
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\end{warn}
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\subsection{Probabilità AC e funzione di densità}
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\begin{definition}[Probabilità assolutamente continua (AC) e densità]
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Una probabilità $P$ si dice \textbf{assolutamente continua (AC)}
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se esiste una funzione
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boreliana $f : \RR \to \RR$ tale per cui:
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\[
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P(A) = \int_A f(x) \dx,
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\]
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dove si impiega l'integrale secondo Lebesgue. Tale funzione $f$ è
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detta \textbf{densità} di $P$. \smallskip
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Si assume implicitamente che $\int_\RR \abs{f(x)} \dx$ sia finito.
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\end{definition}
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\begin{remark}
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Se $P$ è AC, allora la sua f.d.r. $F$ è in particolare
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assolutamente continua, e dunque anche continua.
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\end{remark}
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\begin{remark}
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Nella pratica l'integrale $\int_A f(x) \dx$ si riduce in molti casi
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al più semplice integrale di Riemann, eventualmente improprio.
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\end{remark}
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\subsection{Proprietà e caratterizzazione della densità}
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\begin{proposition}[Unicità della densità a meno di $m$-trascurabilità]
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Se $P$ è una probabilità AC con densità $f$ e $g$, allora
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$f = g$ q.o.~(e dunque $m(f \neq g) = 0$, ossia l'insieme
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$f \neq g$ è $m$-trascurabile).
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\end{proposition}
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\begin{remark}
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Si osserva che se $P$ è una probabilità AC con densità
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$f$, allora $f \geq 0$ q.o.~per continuità (altrimenti $P$ potrebbe
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assumere valori negativi) e $\int_\RR f(x) \dx = P(\RR) = 1$.
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\end{remark}
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\begin{proposition}[La densità determina univocamente la probabilità]
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Sia $f : \RR \to \RR$ una funzione boreliana tale per cui:
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\begin{enumerate}[(i.)]
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\item $f \geq 0$,
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\item $\int_\RR f(x) \dx = 1$.
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\end{enumerate}
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Allora esiste un'unica probabilità reale $P$ avente $f$ come densità.
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\end{proposition}
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\begin{proposition}[Relazioni tra la densità e la f.d.r.]
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Sia $P$ una probabilità reale con f.d.r. $F$. Allora valgono le seguenti affermazioni:
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\begin{enumerate}[(i.)]
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\item Se $P$ è AC con densità $f$, allora $F(x) = \int_{-\infty}^x f(y) \dy$. Viceversa
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se esiste $f$ per cui $F(x) = \int_{-\infty}^x f(y) \dy$, allora $P$ è AC con densità
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$f$.
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\item Se $F$ è continua e $C^1$ a tratti (ovverosia si restringe a una funzione $C^1$ eccetto che per un insieme di punti isolati),
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allora $P$ è AC con densità $f$ t.c.~$f = F'$ dove è definibile $F'$ e $f = 0$ altrimenti (segue dal Teorema fondamentale del calcolo integrale).
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\end{enumerate}
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\end{proposition}
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\begin{remark}
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Se $P$ è AC con densità $f$, allora $P(f = 0) = \int_{f = 0} f(x) \dx = 0$ e dunque
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l'insieme $f = 0$ è trascurabile rispetto a $P$. Dunque, ristringendo il range si
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ottiene che:
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\[
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P(A) = P(A \cap (f > 0)).
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\]
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\end{remark}
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\end{multicols*}
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