1. 对于一个连续型随机变量,它取任何固定值的概率都等于0。因此,对于连续随机变量,下式成立:
F(a)= ∫(-∞,a)f(x)dx=P{X<a}=P{X≤a}
2. 分布函数F与密度函数f的关系:
F(a)=P{X∈(-∞,a]}=∫(-∞,a)f(x)dx
dF(a)/da=f(a)
f(a)可看作随机变量取值于点a附近的可能性的一个度量。
3. 连续型随机变量的期望E[X]=∫(-∞,+∞)xf(x)dx,方差可根据Var(X)=E[X2]-E[X]2得到。
4. 设X是连续型随机变量,概率密度函数为f(x),那么对任意实值函数g,有:
E[g(X)]=∫(-∞,+∞)g(x)f(x)dx
-对比-
E[X] = ∫(-∞,+∞)f(x)dx
4.1 对于一个非负随机变量Y,E[Y]=∫(0,∞)P{Y>y}dy
5. 均匀分布的随机变量:
f(x)=1/(β-α),(α<x<β)
E[X]=(β+α)/2
Var(X)=(β-α)2/12
6. 如果X是一个服从参数为μ和σ的正态分布的随机变量,那么aX+b也服从正态分布,参数为aμ+b和a2σ2。
7. 如果X是一个服从参数为μ和σ的正态分布的随机变量,那么(X-μ)/σ服从标准正态分布。
8. 标准正态分布的期望和方差为0和1,一般正态分布的期望和方差为μ和σ2。
解释:以上三条可以联系起来看。
9. 当二项分布的np(1-p)较大(≥10)时,二项分布可用正态分布来近似。
用来近似该二项分布的正态分布的参数为(np, np(1-p))。
即,用于近似的正态分布和原二项分布有相同的期望和方差(二项分布的期望和方差分别为np和np(1-p))。
近似前的连续性修正:将二项分布的P{X=i}近似为正态分布的P{x-0.5<X<x+0.5}
10. 指数分布:f(x)=λe-λx,x≥0
F(x)=1-e-λx
E[X]=1/λ,Var(X)=1/λ2
根据P{X>a}=1-F(a)=e-λa和e-λ(s+t)=e-λse-λt可以得到
P{X>s+t}=P{X>s}P{X>t}
P{X>s+t | X>t}=P{X>s}
指数分布是连续分布中唯一具有无记忆性的分布。
11. 泊松分布和指数分布
如果事件在时间t内发生的次数服从参数为μt的泊松分布,那么若以T表示相邻两次事件之间的时间间隔,事件{T≤t}意味着在时间t内至少发生了一次事件。
F(T)=P{T≤t}=P{时间t内至少发生一次事件}=1-P{时间t内事件没有发生}
“时间t内事件没有发生”即上述泊松分布中时间t内事件发生次数为0,因此:
F(T)=1-e-μt(μt)0/0!=1-e-μt
即,如果事件在时间t内发生的次数服从参数为μt的泊松分布,那么相邻两次事件之间的时间间隔服从参数为μ的指数分布。
特殊情况下的描述:如果事件在单位时间内发生的次数服从参数为μ的泊松分布,那么相邻两次事件之间的时间间隔服从参数为μ的指数分布。
更直观一点的说法是,泊松过程任意两点间的距离服从指数分布。
12. 抛硬币和指数分布
让我们来看看抛硬币连续n次正面的概率分布列。
n=0:第一次必须为反面,后续为Don't care,记为-xxx...,p{0}=1/2
n=1:结果为+-xxx...,p{1}=1/4
n=2:结果为++-xxx...,p{2}=1/8
因此概率分布列为1/2,1/4,1/8,...
Σp(n)=1。
这和指数分布类似:这种分布的分布列单调下降,无记忆。
13. 对于指数分布的进一步解释
以无老化元件寿命为例,由于失效率(即单位时间内失效可能性)为一常数,因此时间越长,元件失效可能性越大;据此,元件寿命分布是递减函数。