概率论整理(二)

2021-07-08 16:27:39 浏览数 (1)

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

  1. 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)

  1. 概率与概率密度关系
  1. 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

  1. 求常数C
  2. 求分布函数
  3. 求P{-1<X≤1}

1,由

f(x)dx

f(x)dx

f(x)dx=1

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

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