接概率论整理
连续型随机变量概率密度函数
小王和老婆小白饭后又换了一个新游戏玩法来决定谁洗盘子,小王在电脑中写了一个小程序Math.random()来产生0,1的随机数,让老婆小白进行摇号,如果摇号值在0,0.5之间,则小白洗盘子,否则小王洗盘子。
由于0-1之间有无数个样本点,这是一个几何概型。我们设事件A为小白摇号的值落入0,0.5,则A的概率P(A)=A长度/E长度=(0.5-0)/(1-0)=1/2
现在我们将该题进行拓展,我们设事件B为让值落入a,b
则P(B)=(b-a)/(1-0)=b-a (0≤a<b≤1)
我们设事件C表示值为X0,发生的概率为多少?
我们知道一个点的长度为0,所以P(C)=0,现在问题来了,我们知道a,b这个区间是由一个个点组成的,那么为什么P(B)=b-a而不是0呢?
我们知道a,b区间中有无穷多个点,如果是有限个0相加为0,这是没问题的,但如果是无穷多个0相加,这个结果并不为0。我们来看一道求极限的题目
(1/n^2 2/n^2 ... n/n^2),当n->∞的时候,这里每一个单项都为0,所以它的结果为0吗?答案是错的。把该式进行化简后得
n(n 1)/(2n^2),这是一个无穷/无穷的和式极限,具体可参考高等数学整理(二) 中定积分与和式极限内容。最高次数相同的时候,系数相除,所以
n(n 1)/(2n^2)=1/2
现在我们回到a,b段内的累计概率问题,虽然在此区间内每一个点的概率都趋近于0,我们假设函数如下所示
这里每一个点的函数值都趋近于0,只不过我们为了看的比较明显,画了一个曲线函数。则图形中阴影的面积则为a到b的定积分
f(x)dx,有关定积分的概念请参考高等数学整理(二)
则P(a≤x≤b)=
f(x)dx,这里f(x)称为概率密度函数,这里可以想象成无数个点就是概率,而单个的就是概率密度。而整个式子就是a,b区间的概率。
连续型随机变量的概率密度
- 连续型随机变量的分布函数:
,(这里f(x)称为该随机变量的概率密度函数)
- 概率与概率密度关系
- 概率密度性质:
非负性:f(x)≥0
规范性:
该性质可用于判断f(x)是否可以作为概率密度函数
离散型、连续型随机变量分布函数主要区别
分布函数F(x) | 离散型随机变量X | 连续型随机变量X |
---|---|---|
样本空间 | 有限个或可列无穷个 | 无穷不可列,充满区间 |
P(X=a) | P(X=xk)=Pk | P(X=a)=0 |
区间概率 | 一般P(a≤X≤b)≠P(a<X<b)≠P(a≤X<b)≠P(a<X≤b) | P(a≤X≤b)=P(a<X<b)=P(a≤X<b)=P(a<X≤b) |
与F(x)的对应关系 | 分布律pkF(x) | 概率密度f(x)F(x) |
- 例:设随机变量X具有概率密度
,
- 求常数C
- 求分布函数
- 求P{-1<X≤1}
1,由
知
f(x)dx
f(x)dx
f(x)dx=1
得
C(9-x^2)dx=1
C(9-x^2)的原函数为C9x-Cx^3/3
根据牛顿-莱布尼茨公式
C(9-x^2)dx=C9*3-C*3^2-(C9*(-3)-C*(-3)^2)=1
得36C=1,得C=1/36
2,若x<-3,
f(x)dx=0
若-3≤x≤3时,F(x)=
f(x)dx
f(x)dx=
(1/36)(9-x^2)dx
由于(9-x^2)/36的原函数为(9x-x^3/3)/36
根据牛顿-莱布尼茨公式,
(1/36)(9-x^2)dx=(9x-x^3/3)/36-(9*(-3)-(-3)^3/3)/36=(9x-x^3/3 18)/36
当x>3,F(x)=1
则分布函数为
3,
(1/36)(9-x^2)dx=(9-1/3)/36-(-9 1/3)/36=13/27