大数定理是概率论中的一个重要定理,它描述了在独立重复试验中,随着试验次数的增加,样本均值趋近于总体均值的概率。具体地说,设X1,X2,...,Xn是从同一总体分布中独立地随机取出的n个样本,它们的均值为:
$$\bar{X} = \frac{1}{n}(X_1 + X_2 + \cdots + X_n)$$
如果总体的均值为μ,方差为σ²,则有下列两种大数定理:
大数定理(弱法则):当n趋向于无穷大时,样本均值$\bar{X}$以概率1收敛于总体均值μ,即
$$\lim_{n \rightarrow \infty} P(|\bar{X} - \mu| < \epsilon) = 1, \quad \epsilon > 0$$
这个定理表明,在试验次数足够多的情况下,我们可以用样本均值来估计总体均值,并且估计的结果准确度越来越高。
大数定理(强法则):当n趋向于无穷大时,样本均值$\bar{X}$几乎肯定以速率1收敛于总体均值μ,即
$$\lim_{n \rightarrow \infty} P(\lim_{n \rightarrow \infty} \bar{X} = \mu) = 1$$
这个定理比弱法则更强,它说明样本均值以恒定的速率收敛于总体均值,而不是只以概率1收敛于总体均值。