理论教育 随机变量的概率描述

随机变量的概率描述

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:图B-1 随机变量X的累积分布函数利用累积分布函数,我们可以方便地查任何取值区间的随机变量发生的概率。定义B-5随机变量X上的函数称为X的概率密度函数,此时有图B-2 随机变量X的概率密度函数可以发现概率密度函数是累积分布函数的导数。对于概率密度函数来说,某个点X=x0的概率为另外,上面三种刻画随机变量出现概率的函数P、C、f都是等价的,仅是使用方便程度上有差别。

随机变量的概率描述

定义B-3(分布函数)随机变量X上的函数

Px)=PX=x)=P({ω|Xω)=x})(B-3)

称为X的分布函数,有∑xPx)=1。

例B-3 以例B-2定义的随机变量X为例,该随机变量可以取值1,2,3。概率分别为

上面的分布函数定义,适合在发生概率不为0的X仅为有限个的情况下使用。但是,当发生概率不为0的X有无穷多个时,每个特定取值的概率会趋于无穷小,不然所有概率之和不可能还等于1。此时,引入累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)和概率密度函数(Probability Density Function,PDF)更方便些。

定义B-4(累积分布函数)随机变量X上的函数

Cx)=PXx)(B-4)

称为X的累积分布函数。

图B-1 随机变量X的累积分布函数(www.daowen.com)

利用累积分布函数,我们可以方便地查任何取值区间的随机变量发生的概率。例如,区间X∈[ab]的概率为Cb)-Ca)。但是,当我们想分辨的区间粒度越来越小时,即[ab]越来越窄时,问题又来了,因为我们发现Cb)-Ca)又会趋于无穷小。比如,对于累积分布函数来说,某个点X=x0的概率为

X=x1附近小区间的概率为无穷小,X=x2附近小区间的概率为无穷小,也不方便。因为不管怎么样,它们总有差别嘛,总还是有大小关系嘛!那这个大小关系怎么体现出来?一种方法就是看各自的平均变化速度978-7-111-42053-8-Chapter20-30.jpg。当b-a→0时,即为概率密度函数。

定义B-5(概率密度函数)随机变量X上的函数

称为X的概率密度函数,此时有

图B-2 随机变量X的概率密度函数

可以发现概率密度函数是累积分布函数的导数。对于概率密度函数来说,某个点X=x0的概率为

另外,上面三种刻画随机变量出现概率的函数Px)、Cx)、fx)都是等价的,仅是使用方便程度上有差别。实际使用过程中,哪个好获得,用哪个吧。

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