Ймовірностей теорія
ЙМОВІ́РНОСТЕЙ ТЕО́РІЯ — розділ математики, в якому вивчають способи обчислення ймовірностей одних випадкових подій за ймовірностями інших. Головна цінність мають результати теорії ймовірностей, які дають змогу стверджувати, що ймовірність настання події А є близькою до одиниці, тобто ймовірність ненастання події А є достатньо малою. Таку подію вважають практично достовірною. Висновки на кшталт зазначених вище, які становлять науковий і практичний інтерес, зазвичай базуються на припущенні, що здійсненність або нездійсненність події А залежить від великої кількості випадкових, мало повʼязаних між собою факторів. Тому можна також стверджувати, що теорія ймовірностей — наука, яка зʼясовує закономірності, що виникають під час взаємодії численних випадковостей. Ці закономірності застосовні у природознавстві, техніці, статистиці. Щоб описати закономірні звʼязки між деякими умовами S і подією А, настання або ненастання якої за даних умов може бути точно встановлене, у природознавстві використовують одну зі схем: а) при кожному виконанні умов S відбувається подія А (такий вигляд, напр., мають усі закони класичної механіки, згідно з якими за заданих початкових умов і сил, що діють на систему тіл, рух відбуватиметься однозначно певним чином); б) за умов S подія A має певну ймовірність (так, напр., закони радіоактивного випромінювання стверджують, що для кожної радіоактивної речовини протягом даного проміжку часу розпадається якась N кількість атомів). Статистичні закономірності — ті, що описуються схемою б, — уперше помічені на прикладі азартних ігор. Віддавна відомі також статистичні закономірності народжуваності, смерті, народження дитини певної статі. Можливість застосування методів теорії ймовірностей до вивчення статистичних закономірностей із досить далеких одна від одної галузей науки базується на тому, що ймовірності подій завжди задовольняють деякі прості співвідношення, а дослідження властивостей імовірнісних подій на основі цих співвідношень і є предметом теорії ймовірностей. Основні елементарні положеннями теорії ймовірностей є теореми додавання й множення ймовірностей та формула повної ймовірності. Якщо події A і B несумісні, то P(A або B) = P(A) + P(B), де P(.) — символ імовірності події. Для будь-яких подій A і B P(A і B) = P(A)P(B/A), де P(B/A) — імовірність події B за умови, що подія A настала. Якщо P(B/A) = P(B), то події A і B називають незалежними. Якщо подія B може настати тільки разом з однією з несумісних подій A1, A2,..., An, то застосовують формулу повної ймовірності: P(B) = P(A1)P(B/A1)+...+ P(An)P(B/An). Особливе значення у теорії ймовірностей має вивчення випадкових величин, що характеризуються функціями розподілу. Як числові характеристики випадкових величин фундаментальна роль відіграють математичні сподівання і дисперсія. Велике значення для теорії ймовірностей має теорема П. Чебишева — це теоретичне обґрунтування відомого правила: щоб одержати більшу точність при вимірюваннях деякої величини, які проводять без систематичної похибки, необхідно брати арифметичне середнє з одержаних значень. Важливий окремий випадок закону великих чисел довів один із засновників теорії ймовірностей — швейцарський математик Я. Бернуллі. Іншу основну граничну теорему теорії ймовірностей установив О. Ляпунов. Якщо теорема Чебишева стверджує, що при додаванні випадкових величин зі збільшенням кількості доданків відбувається зближення сум з деякими сталими, то теорема Ляпунова дає змогу оцінити ймовірність відхилень від цих сталих. Як математична наука теорія ймовірностей виникла у середені 17 ст., перші праці тут належать французам Б. Паскалю, П. Ферма, нідерландцю Х. Гюйґенсу, Я. Бернуллі. Різні питання теорії ймовірностей пізніше розробляли А. Муавр, П. Лаплас, К. Ґаусс, С. Пуассон, П. Чебишев, О. Ляпунов, А. Марков (батько), С. Бернштейн, О. Хінчин, А. Колмогоров та ін. Уродженець Поділля В. Буняковський написав перший курс теорії ймовірностей російською мовою («Основания математической теории вероятностей», Санкт-Петербург, 1846), а Б. Гнєденко — українською (К., Л., 1949). А. Колмогоров здійснив аксіоматичну побудову теорії ймовірностей, що стала загальновизнаною (перший її варіант запропонував С. Бернштейн), а спільно з О. Хінчиним заклав основи теорії випадкових процесів.
В Україні розроблення питань теорії ймовірностей має давні традиції. Виходець з Полтавщини М. Остроградський використав результати теорії ймовірностей для дослідження питань, повʼязаних з математичною статистикою. М. Крилов і М. Боголюбов розробили теорію марковських випадкових процесів у звʼязку з проблемами статистичної фізики. Б. Гнєденко розвинув теорію граничних теорем для сум незалежних доданків. На основі результатів дослідження поведінки системи під дією швидко змінюваної випадкової сили, яка в границі переходить у «білий шум», Й. Гіхман розвинув теорію стохастичних диференціальних рівнянь, фундамент якої закладений С. Бернштейном. Із багатогранного доробку М. Кравчука у напрямку теорії ймовірностей можна виділити вивчення ним ортогональних многочленів, що відповідають конкретним імовірнісним розподілам, і застосування методу моментів до математичної статистики. Б. Гнєденко, В. Королюк та їхні учні приділили значну увагу дослідженню непараметричних задач математичної статистики і задач теорії масового обслуговування. На початку 1960-х років сформувалася київська теоретико-ймовірнісна математична школа (А. Скороход, Й. Гіхман, В. Королюк, Ю. Далецький, М. Ядренко, І. Коваленко, М. Портенко), яка здобула міжнародне визнання як один із кращих світових центрів з питань теорії ймовірностей. Основні напрями її дослідження: теорія стохастичних диференціальних рівнянь, марковські і розгалужені процеси, граничні задачі для випадкових процесів, напівмарковські процеси та їх застосування, розподіли в нескінченновимірних просторах і статистика випадкових процесів, еволюційні випадкові сімʼї. Низка нових понять сучасній теорії ймовірностей повʼязаних з іменем А. Скорохода: простори Скорохода, топологія Скорохода, теореми Скорохода тощо. Питання теорії ймовірностей розробляють також науково-дослідні колективи Харкова, Львова, Ужгорода, Одеси (головним чином у напрямку вивчення випадкових процесів різноманітних типів).