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Zusammenfassung – Axiome von Kolmogorow

Formale Herangehensweise

Im vorherigen Unterkapitel haben wir definiert, was eine Wahrscheinlichkeitsverteilung über einer Ergebnismenge ist.

Mathematisch ist es deutlich mächtiger, statt Ergebnissen Ereignisse zu betrachten. Deshalb ist das heute die verbreitete Herangehensweise in der Wahrscheinlichkeitsrechnung. Im Jahr 1933 hat der russische Mathematiker Kolmogorow hierzu eine theoretische Grundlage formuliert:

Axiome von Kolmogorow

Eine Wahrscheinlichkeitsverteilung ist eine Funktion $P$, die Ereignissen $E \subseteq \Omega$ eine Wahrscheinlichkeit $P(E)$ zuordnet und dabei folgende Bedingungen erfüllt:

  • Nichtnegativität: Für jedes Ereignis $E$ gilt $P(E) \geq 0$.
  • Normiertheit: $P(\Omega) = 1$.
  • Additivität: Wenn zwei Ereignisse $X$ und $Y$ unvereinbar (sie haben keine gemeinsamen Elemente, also $X \cap Y = \emptyset$) sind, dann gilt $P(X\cup Y) = P(X) + P(Y)$.

Aus diesen Axiomen lassen sich die Rechenregeln, die auf der Seite Zusammenfassung – Verknüpfung von Ereignissen dargestellt werden, herleiten.

Warum so kompliziert?

Die Betrachtung des vorherigen Unterkapitels – mithilfe von Ergebnissen – ist deutlich anschaulicher. Aber im Falle komplizierter unendlicher Ergebnismengen reicht sie nicht mehr aus.

Ein „einfaches“ Beispiel ist folgendes Zufallsexperiment: Wir wählen zufällig eine reelle Zahl zwischen $0$ und $1$ aus. Dabei sollen alle Zahlen gleichwahrscheinlich sein. Da es aber unendlich viele davon gibt, können wir jeder einzelnen Zahl – z.B. 0.246 – nur die Wahrscheinlichkeit 0 zuordnen. Dennoch können Ereignis eine positive Wahrscheinlichkeit haben, z.B. $P([0, 0.5])=0.5$, weil das ja genau das halbe Intervall darstellt.

Solche Grenzen des Ergebnis-Ansatzes führen dazu, dass man heute in der Mathematik Kolmogorows Weg folgt und den Fokus auf Ereignisse legt.

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