אקסיומות ההסתברות

בתורת ההסתברות, אקסיומות ההסתברות הן תנאים שאנו דורשים כי פונקציה כלשהי תקיים כדי שנוכל לראות אותה כמתארת הסתברויות. הבנייה המקובלת של תורת ההסתברות, וזו המוצגת בערך זה, מבוססת על אקסיומות קולמוגורוב (על שם המתמטיקאי אנדריי קולמוגורוב שניסח אותן לראשונה), אם כי ישנן אקסיומטיזציות נוספות, דוגמת זו של קוקס. בצורה אינטואיטיבית האקסיומות מנוסחות כך: אחד מכל המאורעות האפשריים חייב להתקיים, וההסתברות שיתרחש מאורע המורכב מכמה מאורעות זרים שווה לסכום ההסתברויות של המאורעות הללו בנפרד. אלו הן דרישות שנחשבות הגיוניות כאשר מנסים לנסח בצורה פורמלית את הרעיון האינטואיטיבי של הסתברות.

ניסוח פורמלי

יהא מרחב הסתברות. הקבוצה נקראת מרחב המדגם וכמו כן אנו דורשים כי (שדה המאורעות) תהא סיגמא-אלגברה. מהפונקציה אנו דורשים את התכונות הבאות:

  1. לכל מתקיים . דרישה זו נובעת מכך שאנו תופסים הסתברות של מאורע בתור מספר ממשי בין 0 ל-1, ומצפים שלכל מאורע שמעניין אותנו (כלומר, ששייך לסיגמא-אלגברה) תהיה הסתברות מוגדרת וקבועה.
  2. . דרישה זו נובעת מכך שאנו מצפים שלפחות אחד מהאירועים הבסיסיים שבמרחב המדגם יתקיים תמיד, בכל ניסוי שנערוך.
  3. לכל סדרה שאיבריה מקיימים לכל מתקיים . תכונה זו מכונה סיגמא-אדיטיביות ופירושה שבהינתן אוסף בן מנייה של מאורעות זרים, ההסתברות של איחודם (כלומר, ההסתברות שיתרחש אחד מהאירועים הבסיסיים שבהם) שווה לסכום של ההסתברויות שלהם בנפרד.
  • בקצרה אפשר לנסח זאת כך: היא פונקציית מידה. מידה זו נקראת "מידת הסתברות Probability Measure".