Файл: Волков Е.Б. Основы теории надежности ракетных двигателей.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 201

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

-V V V Р ( Л , П Л ; П 4 ^ - - - + ( - 1 ) лг-1 р (П 1>1/)- (1.14)

,- =1 ; =(+1А=./+1

^

С учетом равенств

(1.6) соотношение для P(U А {) представ­

ляется в виде

 

N

(5/ 0- 1 —р П АЛ. (1.15) i=i

Кроме того,

'( и 1Л1.) = Р ( / 1)+ Р ( Л - Д 2ГИ1)'

+ Р (Л 8- Д , П И 2и Л ) ) + - + Р A n —An n ( V V ) ] . (i.i6)

Мз уравнения (1.3) получаем также следующее полезное соотношение:

Р(Л1ПЛ2)= Р(Л1) - Р ( Л 1П / 2).

(1.17)

В выражениях (1.14) — (1.17) множества (события) Д;еВ (7').

Пример 1.1. Вероятность отказа конструкции хотя бы в одном из N се­

чений.

Рассматриваются N расчетных сечений в конструкции. В каждом сечении

она может разрушиться с вероятностью <7,= Р(4,-), где 4,- — событие, состоя­

щее в разрушении конструкции в i-м сечении за время т воздействия нагрузки. На конструкцию во всех ее сечениях действует одна и та же нагрузка, вслед­

ствие чего события /1,- могут прнсходить в течение одного и того же времени воздействия т и, следовательно, являются совместными. Требуется выразить

вероятность q= P{A) разрушения конструкции ( 4 — событие, состоящее в ее разрушении) в функции 4,-.

 

 

 

 

_

N

_

 

 

 

Решение. Событие4 =

(J 4,-, так как для выхода конструкции из строя

достаточно ее

разрушения

/=1

 

 

 

хотя бы в одном из N сечений. Следовательно,

q =

-

Р

( N

- \

 

 

 

из выраже­

Р(4) =

(J _д.\ и решение задачи дается одним (любым)

ний

(1. 14) —(1. 16).

 

 

 

 

 

1.1.4. Условная вероятность, умножение

 

 

 

 

 

 

 

 

■ u v | ; u / i i i i u v i v n

 

Пусть

(R,

В, Р) — вероятностное пространство

и Л,е= В

А2еВ , а Р (Д ,)>0.

 

 

 

 

Тогда выражение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ( / 21Л)=

р( М ^ 1

(1. 18

 

 

 

 

 

Р(Л,)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

называется

у с л о в н о й

в е р о я т н о с т ь ю события А% вычис­

ляемой при условии, что событие А\ наступило. Факт

иаступле-

10


ния события А\ при рассмотрении левой части (1.18) считается достоверным, что подчеркивается введением специального обо­ значения: Ao\Ai.

Из введенного определения и соотношений (1.1), (1.18) сле­ дует, что при A = A i (]A2

Р (А) —Р (А, П А2)= Р (Ах) Р (Аа| А,);

(1.19)

Р (А,)Р (А2|А1)= Р(А2)Р (Ах|А2),

(1. 20)

откуда

 

 

Р (А21AJ = —Р(у1р

/1з) .

(1. 21)

Условные вероятности обладают всеми свойствами, прису­ щими безусловным вероятностям [23]. Так, при V (А, В) cz В справедливы соотношения

0 ^ Р ( А |5 ) ^ 1 ,

(1.22)

если Af) 5 = 0 , тоР ( А| Б ) =0 .

(1-23)

Если событие В обязательно приводит к осуществлению со­ бытия А (символически: BczA), то Р (А |Б )= 1 . Кроме того, если

А = U А,-, то /=i

p ( £ / ' |5) = 2 P ( ^ | 5 ) -

2

2

р ((а ^ ) п (а ^ ) ) + . . .

 

1-1

/=1 ;=i+l

 

 

- + ( - ! ) " - ! Р ( Пг

 

 

1 - р ( П1‘А ,|я) .

(1. 24)

Соотношение (1.19) легко распространить на случай рассмот­

рения нескольких множеств (событий)

А*еВ, где /= 1, N, и тогда

при А =

N

 

 

 

 

П А,-

 

 

 

 

 

i-i

 

 

 

 

Р(П А1.)= Р ( А 1)Р(А 2|А1)Р(А 3|А1ПА2)...Р (А ^Г п 1А(.).

(1.25)

\*=i

/

 

 

г=1

 

Здесь P(A3|A iflA 2) — вероятность события А3, вычисленная при условии, что произошло (достоверно) событие A if|A2. Ана­ логичный смысл имеют вероятности

Р (А4| Ахп А2 П Аз),..., Р (а / п А,.).

1=1

События АI, А2, ... , An называются н е з а в и с и м ы м и, если

/ N

л , ) = п р (д т

(1.26)

р (Д,

 

' /=1

 

11


Из выражений (1.14) и (1.21) следует ряд важных частных результатов:

а) из условия Р(В|/1) =Р( В| Л) следует независимость А и В; б) справедливо соотношение

 

 

N

 

 

А,

=

лиV Р ( Д . ) - 2 Р ( Л ,( М У)-

 

 

 

1 =1

K J

 

+ 2 Р ( л ; и

^

и л

) - - + ( - 1 Г - 1р ( и л ) .

(1.27)

1<]<ь

 

 

7-1

 

которое особенно удобно использовать в задачах, где проще определить вероятности объединения событий, чем вероятности

их пересечений;

 

в)

если Л|С=Л2, A xczA3, ..., A xa A N, то

 

 

р ( г М , ) = рт .

(1-28)

где Р

= ш 1пР ( Л/)= Р(Л 1)т1п— минимальное из значений

Р(Л,);

 

1</<лг

 

г)

справедлива формула

 

 

Р ( Л ) = 2 Р ( Я ,) Р ( Л |//,) ,

(1.29)

N

/ - 1

 

Р (Я г)—1, а Я г — некоторые попарно непересекающие-

если 2

/-1

 

 

N

 

ся события (гипотезы): U H t= R\ Н, П Н }= 0 ; V*; y'€[l,./V], г=)=у.

Последнее из соотношений представляется также в виде

 

 

N i

Л 'a

N m

I m

1

m

 

 

Р ( Л ) = 2

2 - - -

2

П Р № , )

Р И П ^ ) .

(1-30)

 

 

*

1 -

1

=1

>

l ~ l

 

 

N t

Л^а

 

 

N m

 

 

 

если 2 P ( 7 7 /J =

2

Р (я *а)= ---=: 2 р ( ^ т ) = !.

 

а Н i

*1-1

'«-1

попарно

 

lm-'

 

события

(гипо-

— некоторые

непересекающиеся

тезы)

_____

Условная

 

 

т

вычис­

при 1=1,

т.

вероятность Р(Л| П /7;,)

ляется для всех векторов im= (г), k .......im), компоненты которых

принимают целочисленные значения ii=U Ni\ 1=1, in.

В справедливости соотношения (1.30) легко убедиться, обо­ значив в выражении (1.29) событие A\Hi через Л и вводя новые гипотезы //,• .

12


Пусть

в

выражении (1.29)

гипотезы

Я* совместны:

дг ф j H ,

Г) Н] ф 0 .

Тогда Л==Л

П (U ^ /) = Д Л ) ,

где A'i — А [ \ Н h и из соотношения (1.14) находим

 

 

р ( Л ) = 2 р (я /)р И

/ / /)+Д-

(1-31)

 

 

 

;=1

 

 

 

Здесь д = - 2 Р ( Я , . П Я ;.)Р (Л |Я ,.П Я у) +

 

 

 

i<j

 

 

 

 

+

2

р ( ^ П Я ;. ПЯл) Р( Л|// гПЯ ; П ^ ) + . . . +

 

I<]<ь

 

 

 

 

 

 

+ ( - 1 ) лг1Р(П

^ ,-)Р (л |n H t).

 

 

 

 

1=1

 

1=1

 

Величина А = 0, если гипотезы Hi несовместны. В некоторых слу­

чаях оказывается, что число гипотез в выражении

(1.29)

беско­

нечно и тогда вместо соотношений

(1.29)

и (1.30)

получаем

 

Р(Л) =

ь

 

 

 

(1.32)

 

j <?{t)V{A\t)dt

 

 

L

^

 

I

I

 

 

 

Р(Л)==П "

- 1

П ъ{*1) р ИЮ П dtu

(1.33)

 

а I at

ат U - 1

J

1= 1

 

 

где cp( t ) — некоторая

неотрицательная

непрерывная функция,

удовлетворяющая условиям

 

 

 

b

*i *2

 

 

т

 

т Ь1

 

 

j if{t)dt = 1;

j j . ..

f

П <Р11*|)Л 1=

П j 4i{h)dti =

^

a

a, aa

 

am 1= 1

 

1=1 aj

 

 

 

 

 

^ =

(^D

 

 

 

 

P (Л11) И Р(Л|/)

— вероятность события Л при фиксированном

 

t

и фиксированном наборе £= (t\,

• ■-i

<$(t)dt — вероятность элементарной гипотезы.

В соответствии с упомянутыми условиями выбираются и пре­ делы интегрирования в выражениях (1.32) и (1.33).

Рассмотрим, наконец, еще одно важное следствие соотноше­ ний (1.20) и (1.29).

13