機率分布函式

機率分布函式

機率分布函式是機率論的基本概念之一。在實際問題中,常常要研究一個隨機變數ξ取值小於某一數值x的機率,這機率是x的函式,稱這種函式為隨機變數ξ的分布函式,簡稱分布函式,記作F(x),即F(x)=P(ξ

基本介紹

機率分布函式 機率分布函式
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機率分布函式是描述隨機變數取值分布規律的數學表示。對於任何實數x,事件[X<x]的機率當然是一個x的函式。令 ,顯然有 ,稱F(x)為隨機變數X的分布函式。所以,分布函式F(x)完全決定了事件[a≤X≤b]的機率,或者說分布函式F(x)完整地描述了隨機變數X的統計特性。

常見的離散型隨機變數分布模型有“0-1分布”、二項式分布、泊松分布等;連續型隨機變數分布模型有均勻分布、常態分配、瑞利分布等。

分類

離散型隨機變數的機率分布

機率分布函式 機率分布函式
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對於離散型隨機變數,設 為變數X的取值,而 為對應上述取值的機率,則離散型隨機變數X的機率分布為

機率分布函式 機率分布函式
機率分布函式 機率分布函式
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且機率 應滿足條 。因此,離散型隨機變數X的機率分布函式為

機率分布函式 機率分布函式

連續型隨機變數的機率分布

機率分布函式 機率分布函式
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對於連續型隨機變數,設變數X取值於區間(a,b),並假設其分布函式F(x)為單調增函式,且在 間可微分及其導數F’(x)在此區間連續,則變數X落在x至 區間內的機率為

機率分布函式 機率分布函式
機率分布函式 機率分布函式

為描述其機率分布規律,這時不可能用分布列表示,而是引入“機率分布密度函式”的新概念。定義機率分布函式F(x)的導數F’(x)為機率分布密度函式f(x),即

機率分布函式 機率分布函式

於是連續型隨機變數X的機率分布函式可寫為常用的機率積分公式的形式:

機率分布函式 機率分布函式
機率分布函式 機率分布函式

這樣,只要已知某一連續型隨機變數X的機率分布密度函式f(x),即可求得X落在某一區間 內的機率:

機率分布函式 機率分布函式

與離散型隨機變數的機率函式一樣.對於分布密度函式,有

機率分布函式 機率分布函式
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連續型隨機變數的分布密度函式 .以及與它對應的分布函式F(x)的圖形分別如圖1和圖2所示。有時稱f(x)的圖形為分布曲線,而稱F(x)的圖形為累積分布曲線。

圖1 圖1
圖2 圖2
機率分布函式 機率分布函式

分布函式F(x)是一個普通函式。正是通過它才能用數學分析的方法來研究隨機變數。如果將X看成是數軸上隨機點的坐標,那么分布函式F(x)在x處的函式值就表示X落在區間 的機率。

分布函式F(x)具有下述基本性質:

①F(x)為單凋非降函式:

機率分布函式 機率分布函式

② 左連續;

機率分布函式 機率分布函式

③ 。

綜上所述,機率分布函式是隨機變數特性的表征,它決定了隨機變數取值的分布規律,只要已知了機率分布函式,就可以算出隨機變數落於某處的機率。

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