• Probability theory


    1.Probability mass functions (pmf) and Probability density functions (pdf)

    pmf 和 pdf 类似,但不同之处在于所适用的分布类型

    PMF -> <font color='green'>discrete distributions</font>, while pdf -> <font color='green'>continuous distributions</font>

    例如:

    pmf: if P(X=5) = 0.2,则随机变量等于5时的概率是0.2
    (pmf非负且sum等于1)

    但是pdf就不能这么说了,因为pdf定义在point上,而他的Probability却定义在积分上,即:$$int_A^Bf(x)dx quad extrm{and} quad Xin [A,B] $$
    若$A=B$则积分为0,给定点的"概率"永远是0。
    因为我们只要确保积分后的结果是合法的概率值就可以,所以pdf可以大于1(离散分布就不可以了),但是pdf必须非负且积分区间是$(-infty, +infty)$

    2.Cumulative Distribution Funtions

    CDF是累积分布函数
    $F(c) = P(X<c); extrm{F is the CDF}$
    离散分布:
    $F(c) = sum_{-infty}^c p(c)$
    连续分布:
    $F(c) = int_{-infty}^c f(x)dx$

    3.likelihood function

    在统计学中,Likelihood function似然函数是一个带参数的统计模型函数,所谓统计模型statistical model就是$(S,P)$,其中S是可能的观测结果集合,例如,样本空间,P则是基于S的概率分布,也就是S中事件发生的概率。似然函数可以用来做参数估计,在英语单词中likelihood和probability可近似使用,非正式语境下为同义词。但在统计学上是有差别的。

    probability:给定参数,描述事件结果的函数。e.g.如果一个硬币抛十次,每次正面朝上的probability是多少?

    likelihood:给定结果,描述带参数的函数。e.g.如果一个硬币抛了十次,有十次正面朝上,likelihood是什么?

    定义:

    $$ell( heta|x) = P(x| heta)$$

    解释:The likelihood of a set of parameter values, θ, given outcomes x, is equal to theprobability of those observed outcomes given those parameter values.

    似然函数依据变量是离散的还是连续的可分为如下:

    Discrete probability distribution:$ell( heta|x) = p_{ heta}(x)=P_{ heta}(X=x)$

    Continuous probability distribution:$ell( heta|x)=f_ heta(x)$

    这里面需要注意到是似然函数是参数$ heta$的函数,x是常量,大写的$X$是随机“变量”,小写的$x$是常量(给定的值)。可以这样理解,在现有模型下,x是一次实验的观测结果。对于$f(x| heta)$,如果把它看成x固定,则是一个pdf,如果把他看成x固定,则是likelihood function.但不能理解成条件概率,因为$ heta$不是随机变量,只是参数。所以大多情况下,会写成$P(X=x; heta)$以作区别。

    总结:PMF and PDF are almost the same, but one is for discrete distributions and one is for continuous distributions. CDF are different, but are the sum/integral of PMF/PDF and tell us **the probability that X is less than a certain value**.

    参考资料:https://www.quora.com/What-is-the-relationship-between-the-probability-mass-density-and-cumulative-distribution-functions

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