概率分布F x 和概率密度f x

2021-10-25 19:40:25 字數 2379 閱讀 9290

從數學上看,分布函式f(x)=p(x

假設有一元隨機變數x,如果x是連續隨機變數,那麼可以定義它的概率

密度函式(probability density function, pdf) f(x),有時成為密度函式。

在數學中,連續型隨機變數的概率密度函式(在不至於混淆時可以簡稱為密度函式)是乙個描述這個隨機變數的輸出值,在某個確定的取值點附近的可能性的函式。它本身不是乙個概率值, 可以大於1. 在xx上積分後才是概率值

我們用pdf在某一區間上的積分來刻畫隨機變數落在這個區間中的概率,即

如果x是離散型隨機變數,那麼可以定義它的**概率質量函式(probability mass function, pmf)px(x)。概率質量函式 (probability mass function,pmf)是離散隨機變數在各特定取值上的概率。即,它本身就是乙個概率值

與連續型隨機變數不同,這裡的pmf其實就是高中所學的離散型隨機變數的分布律,即

比如對於擲一枚均勻硬幣,如果正面令x=1,如果反面令x= 0。那麼它的pmf就是

概率質量函式和概率密度函式不同之處在於:概率密度函式是對連續隨機變數定義的,本身不是概率,只有對連續隨機變數的取值進行積分後才是概率。

對於連續型隨機變數, 它任意乙個確定xx值的概率值都是0, 即:

prob(x=x)=0prob(x=x)=0

而對離散型隨機變數, 它在任意乙個xx值的概率值就是它的pmf.

如果概率密度函式fx(x) 在一點x 上連續,那麼累積分布函式可導,並且它的導數:

概率密度函式用數學公式表示就是乙個定積分的函式,定積分在數學中是用來求面積的,而在這裡,你就把概率表示為面積即可!

左邊是f(x)連續型隨機變數分布函式畫出的圖形,右邊是f(x)連續型隨機變數的概率密度函式畫出的影象,它們之間的關係就是,概率密度函式是分布函式的導函式。

兩張圖一對比,你就會發現,如果用右圖中的面積來表示概率,利用圖形就能很清楚的看出,哪些取值的概率更大!所以,我們在表示連續型隨機變數的概率時,用f(x)概率密度函式來表示,是非常好的!

但是,可能讀者會有這樣的問題:

q:概率密度函式在某一點的值有什麼意義?

a:比較容易理解的意義,某點的 概率密度函式 即為 概率在該點的變化率(或導數)。很容易誤以為 該點概率密度值 為 概率值.

比如: 距離(概率)和速度(概率密度)的關係.

某一點的速度, 不能以為是某一點的距離

沒意義,因為距離是從xx到xx的概念

所以, 概率也需要有個區間.

這個區間可以是x的鄰域(可以無限趨近於0)。對x鄰域內的f(x)進行積分,可以求得這個鄰域的面積,就代表了這個鄰域所代表這個事件發生的概率。

而不管x是什麼型別(連續/離散/其他)的隨機變數,都可以定義它的累積分布函式(cumulative distribution function ,cdf)fx(x),有時簡稱為分布函式。

cdf的定義是:

對於連續型隨機變數,顯然有

,那麼分布函式cdf(fx(x))就是密度函式pdf(fx(t))的積分,pdf就是cdf的導數。

對於離散型隨機變數,其cdf是階梯狀的分段函式,比如舉例中的擲硬幣隨機變數,它的cdf如下

另外cdf的單調遞增(不減)性質可以由它的定義和概率的性質推出,因為對任意x1,所以

正態分佈是重要的概率分布。它的概率密度函式是:

隨著引數μ和δ變化,概率分布也產生變化。

隨機變數x的n階矩是x的n次方的期望值,即

x的方差為

更廣泛的說,設g 為乙個有界

連續函式,那麼隨機變數g(x)的數學期望

對概率密度函式作類似傅利葉變換可得特徵函式。

特徵函式與概率密度函式有一對一的關係。因此,知道乙個分布的特徵函式就等同於知道乙個分布的概率密度函式。

概率分布函式和概率密度函式

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p x p rob x p x prob x p x prob x x x x可以是連續的,也可以是離散的隨機變數.為連續隨機變數定義的 p x p x p x p x p x p x x 它本身不是乙個概率值,可以大於1.在x x x上積分後才是概率值.x x 在數學中,連續型隨機變數的概率密度函...