• 连续型随机变量


    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-λae-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。

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