Definizione assiomatica di probabilità
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Definizione assiomatica di probabilità #

Assiomi di Kolmogorov #

Dato un esperimento che preveda più esiti possibili e a cui è associato uno spazio campione \(S\), e dato un evento \(E \subset S\), si definisce probabilità di \(E\) come:

\[ P(E) \in \mathbb{R} \]

Assioma 1 #

\[ 0 \leq P(E) \leq 1 \]

Assioma 2 #

\[ P(S) = 1 \]

Assioma 3 #

Siano \(E_1, E_2, \dots \subset S \) mutuamente esclusivi (o disgiunti), allora vale:

\[ P\left(\bigcup_{i=1}^{m} E_i\right) = \sum_{i=1}^{m} P(E_i) \]

Ovvero, la probabilitù dell’unione degli eventi è uguale alla somma delle probabilità dei singoli eventi.

Conseguenze #

Proprietà 1 - Complementare #

Dato un evento \(E \subset S\), vale:

\[ P(E^C) = 1 - P(E) \]

dove con \(E^C\) si intende il complementare di \(E\).

Dimostrazione #

\(E \cup E^C = S \\ E \cap E^C = \emptyset \\ \underbrace{1 = P(S)}_{\text{Assioma 2}} = \underbrace{P(E \cup E^C) = P(E) + P(E^C)}_{\text{Assioma 3}}\\ P(E) + P(E^C) = 1 \rightarrow P(E^C) = 1 - P(E) \quad \blacksquare\)

Proprietà 1bis - Insieme vuoto #

\[ P(\emptyset) = 0 \]

Dimostrazione #

\(S^C = \emptyset \\ P(\emptyset) \underbrace{=}_{\text{P1}} P(S^C) = 1 - P(S) \underbrace{=}_{A2} 1-1 = 0 \quad \blacksquare\)

Proprietà 2 - Proprietà di un sottoinsieme #

Siano \(A, B \subset S \quad \text{con} \quad A \subset B\), si dimostra che:

\[ P(A) \leq P(B) \]

Attenzione al minore uguale.

Dimostrazione #

\( B = A \cup (B \cap A^C) = A \cup (B\setminus A) \)

Per costruzione \(A \cap (B \setminus A) = \emptyset \). Quindi \(A\) e \((A\setminus B)\) sono mutuamente esclusivi.

\( P(B) = P(A \cup (B \setminus A)) = P(A) + P(B \setminus A) \)

Per l’assioma 1, \(P(B\setminus A) \ge 0\), quindi

\( P(B) = P(A) + P(B \setminus A) \ge P(A) \rightarrow P(B) \ge P(A) \quad \blacksquare \)