Calcolo delle Probabilità — Macroargomento 2: Misure di probabilità

Lezione 9. Lo spazio di Probabilità

0 · Domande flash — prova a rispondere prima di leggere

Quali sono i tre postulati di Kolmogorov?

I: Pr(E) ≥ 0. II: Pr(Ω) = 1. III: per eventi incompatibili, Pr(Eᵢ ∪ Eⱼ) = Pr(Eᵢ) + Pr(Eⱼ).

Che differenza c'è tra il III postulato e il principio di inclusione-esclusione?

Il III postulato vale solo per eventi incompatibili; l'inclusione-esclusione vale per eventi qualsiasi e sottrae Pr(A∩B).

Quanto vale Pr(Ā)?

1 − Pr(A): è il teorema della negazione.

1 · In 30 secondi

La probabilità è una funzione Pr: E ⊆ Ω → [0, 1] che rispetta i tre postulati di Kolmogorov (non negatività, Pr(Ω) = 1, additività sugli incompatibili). Da questi tre assiomi si dimostrano tutti i teoremi della lezione: negazione, evento nullo, monotonia, limiti 0–1, inclusione-esclusione, disuguaglianza di Boole.

2 · Collocazione

RichiedeLez. 2 (postulati vs teoremi), lez. 7–8 (algebra degli eventi, incompatibilità)
Serve perLez. 10 (condizionata), lez. 12 (equiprobabilità dai postulati)

3 · Concetti chiave

In Ripasso le definizioni sono coperte: richiama a mente, poi clicca «mostra».
TermineDefinizione breveEsempio (dado)Non-esempio
Funzione di probabilità Associa a ogni evento E ⊆ Ω un numero reale in [0, 1] rispettando i postulati Pr(E₂) = 1/6Una «probabilità» pari a 1,3 o a −0,2
Postulato Assioma non dimostrabile che fonda il calcolo (Kolmogorov, 1933) Pr(Ω) = 1Pr(Ā) = 1 − Pr(A) (si dimostra: è un teorema)
Teorema del calcolo Risultato dimostrato a partire dai postulati (o da altri teoremi) Pr(∅) = 0Pr(Eᵢ) ≥ 0 (è il I postulato)

4 · Formule essenziali

NomeFormulaRuoloPagina
I postulatoPr(Eᵢ) ≥ 0Postulato2
II postulatoPr(Ω) = 1Postulato2
III postulatoEᵢ ∩ Eⱼ = ∅ ⟹ Pr(Eᵢ ∪ Eⱼ) = Pr(Eᵢ) + Pr(Eⱼ)Postulato (solo incompatibili)2
DifferenzaPr(B ∩ Ā) = Pr(B) − Pr(A ∩ B)Teorema 15
NegazionePr(Ā) = 1 − Pr(A)Teorema 25
Evento nulloPr(∅) = 0Teorema 36
MonotoniaA ⊆ B ⟹ Pr(A) ≤ Pr(B)Teorema 47
Limiti0 ≤ Pr(E) ≤ 1Teorema 58
Inclusione-esclusionePr(A ∪ B) = Pr(A) + Pr(B) − Pr(A ∩ B)Teoremi 6–7 (eventi qualsiasi)9–10
Disuguaglianza di BoolePr(⋃ᵢ Eᵢ) ≤ Σᵢ Pr(Eᵢ)Teorema 8 (= solo se incompatibili)10–11

5 · Cuore della lezione

Come si incastrano postulati e teoremi: ogni teorema discende dai tre postulati, spesso passando per un teorema precedente.

Teorema 2 (negazione)Dal teorema 1 con B = Ω
Teorema 3 (evento nullo)Dal II postulato + teorema 2
Teorema 5 (limiti 0–1)Dal teorema 4 + ∅ ⊆ E ⊆ Ω
Teorema 8 (Boole)Dai teoremi 6–7 + teorema 5

Esempio guida (esempi 9.6–9.7, pagg. 10–11): dado, A = «pari» = {E₂,E₄,E₆}, B = «≤ 4» = {E₁,…,E₄}. A ∩ B = {E₂,E₄} ≠ ∅, quindi niente III postulato: serve l'inclusione-esclusione, Pr(A∪B) = Pr(A) + Pr(B) − Pr(E₂,E₄). E poiché Pr(A∩B) ≥ 0, vale sempre Pr(A∪B) ≤ Pr(A) + Pr(B): la disuguaglianza di Boole.

Il monito della lezione (pag. 3): mai confondere eventi e probabilità. La funzione Pr «proietta» l'algebra degli eventi (unioni, intersezioni) nell'algebra dei numeri (somme, differenze): sono spazi diversi.

6 · Trappole

7 · Quiz della lezione (10 domande)

Domande originali della dispensa (pagg. 13–15). Scegli una risposta: ricevi subito esito e spiegazione.

Fonte. Lucio Palazzo, 9. Lo spazio di Probabilità, dispensa pdf/09.pdf, 16 pagine fisiche. Postulati: pagg. 2–3; teoremi 1–8: pagg. 5–11; quiz: pagg. 13–15. Riferimento: D. Piccolo, Statistica per le decisioni, il Mulino, 2020, pagg. 204–206.