连续型随机变量的概率分布
出处:按学科分类—数理科学和化学 清华大学出版社《数学手册(大学生用)》第384页(2070字)
概率密度函数 设随机变量X的分布函数为F(x),且有非负值函数f(x),如果f(t)dt,则称f(x)为X的概率密度函数,简称为密度函数.
概率密度函数的性质
(1)f(x)≥0.
(3)F(x)是连续函数.
(4)对任何点x,恒有P{X=x}=0.由此可想到,概率为0的事件,不一定是不可能事件.
(5)在f(x)的连续点,F(x)可导,且有F′(x)=f(x).
对任何值a,b,都有
由此可看出,对连续型随机变量,个别点(甚至有限个点)的存在与否,不影响区间上的概率值.
几个重要的连续型随机变量的概率分布
1.均匀分布X~U(a,b)
性质 若,则有(几何概率).
2.指数分布X~E(λ)
性质 若X~E(λ),则对任何正数x,x0,必有P{X>x+x0|X>x0}=P{X>x}.
3.正态分布X~N(μ,σ2)
(1)x=μ是f(x)图形的对称中心,μ的大小影响图形的位置;
(2)σ的大小影响图形的形象,σ大,图形“矮胖”,σ小,图形“瘦高”.
标准正态分布:X~N(0,1),μ=0,σ=1.
重要性质:
(1)Φ(x)+Φ(-x)=1.
(2)Φ(x)-Φ(-x)=2Φ(x)-1.
(3)若X~N(μ,σ2),则.称X*为标准化随机变量.
由X得到X*这种做法叫正态分布的标准化步骤.解决正态分布的计算问题最重要的,首先要考虑的就是对X进行标准化.
它的等价形式为
P{|X-μ|≤kσ}=2Φ(k)-1.
此概率值与μ,σ的大小无关,只与k的数值有关.由此得出下面几个重要数字:
P{|X-μ|≤σ}=2Φ(1)-1≈2×0.8413-1=0.6826.
P{|X-μ|≤2σ}=2Φ(2)-1≈2×0.9772-1=0.9544.
P{|X-μ|≤3σ}=2Φ(3)-1≈2×0.9987-1=0.9974.
最后一个数值说明X落在区间[μ-3σ,μ+3σ]上的概率达到99.74%.它表明X落在上述区间之外的概率已不足0.3%.可以认为X几乎不在该区间之外取值.这个结果在专业上通常称为“3σ规则”.
4.Γ分布
设随机变量X,若X的概率密度函数为
则称X服从参数为λ,r的伽马分布,简称为Γ分布,记为X~G(λ,r),其中Γ(r)为Γ函数,定义为
Γ函数有下面的性质:
Γ(r+1)=rΓ(r),
并有
当r=1时,有
这时,X服从参数为λ的指数分布.说明指数分布是伽马分布的一个特例.X~E(λ),即X~G(λ,1).