פיתוח של הסתברות בצורת נוסחה רקורסיבית

על מרחב המדגם \varOmega=\{0,1,2,...\} מוגדרת מידת ההסתברות הבאה - עבור k\geq1 מתקיים P(k)=\frac{4}{k}P(k-1). מצאו את ההסתברות P(k) באופן מפורש.

נשתמש בשיטת ההצבות החוזרות כדי להגיע לנוסחה מפורשת:

\begin{align*} P(k)&=\frac{4}{k}P(k-1)=\frac{4^{2}}{k(k-1)}P(k-2)=\\&=\frac{4^{3}}{k(k-1)(k-2)}P(k-3)\\&=\vdots\\&=\frac{4^{k}}{k\cdot(k-1)\cdot...\cdot(k-(k-1))}P(0)\\&=\frac{4^{k}}{k!}P(0) \end{align*}

מאחר וסכום ההסתברויות של מאורעות פשוטים במרחב מדגם שווה לאחד, נוכל להסיק כי מתקיים (ניעזר בטור \sum_{k=0}^{\infty}\frac{x^{k}}{k!}=e^{x}):

\sum_{k=0}^{\infty}P(k)=1\Leftrightarrow\sum_{k=0}^{\infty}\frac{4^{k}}{k!}P(0)=1\Leftrightarrow e^{4}P(0)=1\Leftrightarrow P(0)=\frac{1}{e^{4}}

לכן, בסה"כ נובע:

P(k)=\frac{4^{k}}{k!}P(0)=\frac{4^{k}}{k!\cdot e^{4}}