概率密度函式在某一點的值有什麼意義?

2021-10-06 03:09:51 字數 1239 閱讀 1836

**自本人一年前的知乎回答)搞清楚這個問題需要想到這麼幾個問題:

課本上全概率的公式為∫g(x)dx,那麼為什麼它是概率密度g(x)乘dx的sum呢?dx又是什麼?它在某一點的概率為什麼是g(x)dx且趨近於0?

如何形象的理解而非從幾何或者代數的角度思考?解答在下:

a. 先從離散的角度來考慮,假設甲在射箭,一共有x環,x在〔1,10〕間的正整數(靶子一共有從大到小10個區域的圓環,即10環),都射中了靶子,射中的環數與次數關係如下:

次數 f(x) 1 3 1

環數 x 10 6 2

我們可以知道:

射箭總次數為n次,那麼設f(x)為射中x環的次數,

n=∑f(x)=f(10)+f(6)+f(2)=5

2.射中x環的概率p(x)=f(x)/n。

3.全概率為∑p(x)=p(x1)+p(x2)+…=∑f(x)/n=1。這裡的n是5次。

b.那麼現在換了一種規則,就是甲射的靶子滿分是10分,但被劃分為k個圓環,且k接近於無窮,那麼意味著可能取到無窮種分數,分數現在可以取得〔1,10〕中任意實數,可能是9.99999999…分。

因為分數取值無窮多, 那麼為了我能得到連續的函式影象(即每個值都取到,沒有間斷點),研究連續隨機變數,我需要甲一直在射箭,射n次,一直射不停幾百年幾萬年那種…n趨近於∞。

與a進行模擬,現在來分析一下:

1.總次數n=f(x1)+f(x2)+f(x3)+…=∫f(x)=∞

2.射中第x環的概率為 p(x)=lim n→∞(f(x)/n )

3.全概率公式變為limn→∞ ∫ p(x)=∫ f(x)/n

我們知道課本上 連續隨機變數的全概率公式 為

∫g(x)dx,與本題的∫f(x)/n(n趨近於∞)在表示式上並不相同,但是我所研究的就是連續型隨機變數,所以他們的本質是一樣的,只不過需要推導一下:

1.dx 是微分,即無窮小量,設k為無窮大的實數,n=ak,其中的a是常數,dx=1/k。那麼本題的關係式就出來了,即

∫g(x)dx=∫f(x)/ak=∫(f(x)/a)dx

即g(x)=f(x)/a

g(x)為函式密度,f(x)在本題指射中單個環數的次數。a是常數,那麼這裡函式密度可以理解為對各個環數射中次數f(x)按照常數a進行縮小放的數值。 下圖為∫g(x)dx與反應各個分數的

函式密度具體很難描述,但從這題的例子來講可以形象的理解一下,而不是抽象的思考。

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