1. 程式人生 > >常用概率分佈函式及隨機特徵

常用概率分佈函式及隨機特徵


常見分佈的隨機特徵


離散隨機變數分佈

伯努利分佈(二點分佈)

伯努利分佈亦稱“零一分佈”、“兩點分佈”。稱隨機變數X有伯努利分佈, 引數為p(0<p<1),如果它分別以概率p和1-p取1和0為值。EX= p,DX=p(1-p)。伯努利試驗成功的次數服從伯努利分佈,引數p是試驗成功的概率。伯努利分佈是一個離散型機率分佈,是N=1時二項分佈的特殊情況,為紀念瑞士科學家詹姆斯·伯努利(Jacob Bernoulli 或James Bernoulli)而命名。一個非常簡單的試驗是隻有兩個可能結果的試驗,比如正面或反面,成功或失敗,有缺陷或沒有缺陷,病人康復或未康復。為方便起見,記這兩個可能的結果為0和1,下面的定義就是建立在這類試驗基礎之上的。如果
隨機變數
X只取0和1兩個值,並且相應的概率為:X 服從 (0-1)分佈兩點分佈.記為X~b(1,p)則稱隨機變數X服從引數為p的伯努利分佈,若令q=1一p,則X的概率函式可寫為:要證明該概率函式  確實是公式所定義的伯努利分佈,只要注意到  ,就很容易得證。如果X服從引數為p的伯努利分佈,則:並且,進而,X的矩母函式為:

二項分佈

二項分佈就是重複n次獨立的伯努利試驗。在每次試驗中只有兩種可能的結果,而且兩種結果發生與否互相對立,並且相互獨立,與其它各次試驗結果無關,事件發生與否的概率在每一次獨立試驗中都保持不變,則這一系列試驗總稱為n重伯努利實驗,當試驗次數為1時,二項分佈服從0-1分佈。

二項分佈(Binomial Distribution),即重複n次的
伯努利試驗
(Bernoulli Experiment),用ξ表示隨機試驗的結果。如果事件發生的概率是P,則不發生的概率q=1-p,N次獨立重複試驗中發生K次的概率是二項分佈公式數學期望:Eξ=np;方差:Dξ=npq;其中q=1-p證明由二項式分佈的定義知,隨機變數X是n重伯努利實驗中事件A發生的次數,且在每次試驗中A發生的概率為p。因此,可以將二項式分佈分解成n個相互獨立且以p為引數的(0-1)分佈隨機變數之和.隨機變數X(k)(k=1,2,3...n)服從(0-1)分佈,則X=X(1)+X(2)+X(3)....X(n).因X(k)相互獨立,所以期望:方差:1.在每次試驗中只有兩種可能的結果,而且是互相對立的;2.每次實驗是獨立的,與其它各次試驗結果無關;3.結果事件發生的概率在整個系列試驗中保持不變,則這一系列試驗稱為伯努利實驗。在這試驗中,事件發生的次數為一隨機事件,它服從二次分佈。二項分佈可
以用於可靠性試驗。可靠性試驗常常是投入n個相同的式樣進行試驗T小時,而只允許k個式樣失敗,應用二項分佈可以得到通過試驗的概率。若某事件概率為p,現重複試驗n次,該事件發生k次的概率為:P=C(n,k)×p^k×(1-p)^(n-k)。C(n,k)表示組合數,即從n個事物中拿出k個的方法數
性質(一)二項分佈是離散型分佈,概率直方圖是躍階式的。因為x為不連續變數,用概率條圖表示更合適,用直方圖表示只是為了更形象些。1.當p=q時圖形是對稱的例如,  ,p=q=1/2,各項的概率可寫作:2.當p≠q時,直方圖呈偏態,p<q與p>q的偏斜方向相反。如果n很大,即使p≠q,偏態逐漸降低,最終成正態分佈,二項分佈的極限分佈為正態分佈。故當n很大時,二項分佈的概率可用正態分佈的概率作為近似值。何謂n很大呢?一般規定:當p<q且np≥5,或p>q且nq≥5,這時的n就被認為很大,可以用正態分佈的概率作為近似值了。(二)二項分佈的平均數標準差如果二項分佈滿足p<q,np≥5,(或p>q,np≥5)時,二項分佈接近正態分佈。這時,也僅僅在這時,二項分佈的x變數(即成功的次數)具有如下性質:即x變數具有μ = np,的正態分佈。

泊松分佈

 
Poisson分佈(法語:loi de Poisson,英語:Poisson distribution,譯名有泊松分佈、普阿鬆分佈、卜瓦松分佈、布瓦松分佈、布阿鬆分佈、波以鬆分佈、卜氏分配等),是一種統計與概率學裡常見到的離散概率分佈,由法國數學家西莫恩·德尼·泊松(Siméon-Denis Poisson)在1838年時發表。泊松分佈的概率函式為:泊松分佈的引數λ是單位時間(或單位面積)內隨機事件的平均發生率。 泊松分佈適合於描述單位時間內隨機事件發生的次數。泊松分佈數學期望和方差:
泊松分佈的數學期望方差均為  特徵函式為 

柏鬆分佈應用示例


泊松分佈適合於描述單位時間(或空間)內隨機事件發生的次數。如某一服務設施在一定時間內到達的人數,電話交換機接到呼叫的次數,汽車站臺的候客人數,機器出現的故障數,自然災害發生的次數,一塊產品上的缺陷數,顯微鏡下單位分割槽內的細菌分佈數等等。觀察事物平均發生m次的條件下,實際發生x次的概率P(x)可用下式表示:例如採用0.05J/㎡紫外線照射大腸桿菌時,每個基因組(~4×106核苷酸對)平均產生3個嘧啶二體。實際上每個基因組二體的分佈是服從泊松分佈的,將取如下形式:…… 是未產生二體的菌的存在概率,實際上其值的5%與採用0.05J/㎡照射時的大腸桿菌uvrA-株,recA-株(除去既不能修復又不能重組修復的二重突變)的生存率是一致的。由於該菌株每個基因組有一個二體就是致死量,因此  就意味著全部死亡的概率。

幾何分佈

 
幾何分佈(Geometric distribution)是離散型概率分佈。其中一種定義為:在n次伯努利試驗中,試驗k次才得到第一次成功的機率。詳細地說,是:前k-1次皆失敗,第k次成功的概率。幾何分佈是帕斯卡分佈當r=1時的特例。

定義


在伯努利試驗中,記每次試驗中事件A發生的概率為p,試驗進行到事件A出現時停止,此時所進行的試驗次數為X,其分佈列為:此分佈列是幾何數列的一般項,因此稱X服從幾何分佈,記為X ~ GE(p) 。實際中有不少隨機變數服從幾何分佈,譬如,某產品的不合格率為0.05,則首次查到不合格品的檢查次數X ~ GE(0.05) 。

幾何分佈的分類和特徵


它分兩種情況:(1)為得到1次成功而進行n次伯努利試驗,n的概率分佈,取值範圍為1,2,3,...;這種情況的期望和方差如下:(2)m = n-1次失敗,第n次成功,m的概率分佈,取值範圍為0,1,2,3,...。這種情況的期望和方差如下:比如,假設不停地擲骰子,直到得到1。投擲次數是隨機分佈的,取值範圍是無窮集合{ 1, 2, 3, ... },並且是一個p= 1/6的幾何分佈。

引數p的幾何分佈


概率為p的事件A,以X記A首次發生所進行的試驗次數,則X的分佈列: , 具有這種分佈列的隨機變數X,稱為服從引數p的幾何分佈,記為X~Geo(p)。幾何分佈的期望  ,方差  。

幾何分佈的推廣


推廣1

現進行如下試驗,在伯努利試驗中,記每次試驗中事件A發生的概率為p,試驗進行到事件A和  都出現後停止,此時所進行的試驗次數為X,則有:其中,q=1-p,k=2,3,...。因此,上式可以成為一個分佈列,此分佈列是兩個幾何數列一般項的和,在這裡稱X服從兩事件下推廣的幾何分佈,記為X ~ PGE(2;p) ,數學期望為:  。當P =  時,E(X) 取最小值,此時E(X)= 3.由於  ,因此可以得到:

推廣2

現進行獨立重複試驗,每次試驗會有三個事件A、B、C中的其中一個發生,記每次試驗中事件A、B、C發生的概率分別為  ,  且  。試驗進行到事件A、B、C都發生後停止,此時所進行的試驗次數為X,則有:其中,k=3,4,...。因此上式也可以作為一個分佈列,此分佈列是六個幾何數列一般項的和與差,稱X服從三事件下推廣的幾何分佈,記為X ~ PGE(3;  )。數學期望為:容易驗證,當  時,E(X)有最小值,此時E(X)=5.5
連續隨機變數概率分佈

均勻分佈

概率論和統計學中,均勻分佈也叫矩形分佈,它是對稱概率分佈,在相同長度間隔的分佈概率是等可能的。 均勻分佈由兩個引數a和b定義,它們是數軸上的最小值和最大值,通常縮寫為U(a,b)。


均勻分佈概率密度函式

均勻分佈的概率密度函式為: 其它在兩個邊界a和b處的f(x)的值通常是不重要的,因為它們不改變任何  的積分值。 概率密度函式有時為0,有時為  。 在傅立葉分析的概念中,可以將f(a)或f(b)的值取為  ,因為這種均勻函式的許多積分變換的逆變換都是函式本身。對於平均值μ和方差  ,概率密度可以寫為:, 其它

均勻分佈分佈函式

它的逆是:

生成函式

力矩生成函式:  我們可以從中計算原始力矩  :對於特殊情況a =-b,那麼,力矩生成函式的簡單形式:對於該分佈的隨機變數,期望值為  ,方差為  。

一階矩(均值/數學期望):二階中心矩(方差):也可以用期望來求:

統計量

令  是服從於U(0,1)的樣本。 令X(k)為該樣本的第k次統計量。 那麼X(k)的概率分佈是引數為k和n-k+1的β分佈。期望值是:方差是:

相關推薦

常用概率分佈函式隨機特徵

常見分佈的隨機特徵離散隨機變數分佈伯努利分佈(二點分佈)伯努利分佈亦稱“零一分佈”、“兩點分佈”。稱隨機變數X有伯努利分佈, 引數為p(0<p<1),如果它分別以概率p和1-p取1和0為值。EX= p,DX=p(1-p)。伯努利試驗成功的次數服從伯努利分佈,引數p

隨機變數概率分佈函式彙總-離散型分佈+連續型分佈

2018.08.18-更新 概率分佈用以表達隨機變數取值的概率規律,根據隨機變數所屬型別的不同,概率分佈取不同的表現形式 離散型分佈:二項分佈、多項分佈、伯努利分佈、泊松分佈 連續型分佈:均勻分佈、正態分佈、指數分佈、伽瑪分佈、偏態分佈、貝塔分佈、威布林分佈、卡方分佈、

如何根據概率密度函式生成隨機分佈

問題描述 根據 y=cos(theta)概率函式生成隨機抽樣 解決辦法 對概率密度函式積分歸一化得到概率函式,然後採用概率函式反函式生成隨機分佈; 程式碼實現 void GenerateDirection() { TRandom3 rndm; TH1D *h

Matlab統計工具箱中各類概率分佈函式使用方法介紹

1.      Matlab Statistics Toolbox 中概率分佈函式介紹 Matlab Statistics Toolbox 提供了對幾乎所有概率分佈的支援,可以方便產生服從各類分佈的隨機數及其PDF/CDF 函式。

概率分佈函式--二項分佈&poisson分佈

import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np 課程要求畫圖,檢視官方文件 numpy.random.binomial(n, p, size=None) n trials and p probabili

概率函式概率密度函式概率分佈函式,高斯分佈

數學基礎複習之概率論(大部分來自百度百科和課本內容) 1.概率函式: (百度說的概率函式一般指概率分佈函式,但課件裡邊提到概率函式時是如下意思↓) 離散型隨機變數的分佈的表現形式 注:截圖來自同濟大學概率論與數理統計課件 2.概率密度函式: 在數學中,連續型隨機變數的概率

概率分佈概率分佈函式

今天在面試小米演算法工程師的時候,遇到這麼一個面試問題,給定一個x取值範圍屬於[a,b],它的概率密度函式為f(x),求如何生成一系列隨機數,滿足這個概率分佈。這個問題首先要明白概率密度函式表達的是什麼意思先說均勻分佈:    均勻分佈的概率密度函式:f(x)=1/(b-a)    直接:np.random.

概率分佈函式的四種形式(R)

(1)The Normal Distribution Usage: dnorm(x, mean = 0, sd = 1, log = FALSE) pnorm(q, mean = 0, sd = 1, lower.tail = TRUE, log.p = FALSE) qnorm(p, mean = 0, 

使用Python估計資料概率分佈函式

現有的資料是有探測器測得的脈衝訊號,需要對其發生時間進行一個估計。 主要思想是,通過hist方法將不同時間間隔出現的次數進行一個計數。 經過統計可以得到 [1.4000000e+013.2000000e+01,7.8000000e+01,1.160

常用的VBA函式語句

清除行內容    Rows("2:2").Select     Selection.ClearContents  貼上到另一個表中有字元的下一行或貼上到最後一行字元的下一行: 該行的行號為: She

常用隨機變數及其概率分佈

一、常用的離散型隨機變數及其概率分佈 1、(0-1)分佈(伯努利分佈(Bernoulli distribution)、兩點分佈) 如果隨機變數X 只可能取0與1兩個值,其概率分佈為: 或寫成 則稱隨機變數X 服從(0-1)分佈

3 概率分佈隨機函式

更多MATLAB資料分析視訊請點選,或者在網易雲課堂上搜索《MATLAB資料分析與統計》 http://study.163.com/course/courseMain.htm?courseId=1003615016   隨著計算機技術的快速發展,隨機數在越來越多的領域得

常見概率分佈特徵函式推導

特徵函式定義是:設X是實值隨機變數,則對任意實數t,有 稱為隨機變數X的特徵函式,其中。 一、離散概率分佈 1.單點分佈 單點分佈的分佈列為。 其特徵函式計算方法如下: 2.二項分佈 二項分佈的分佈列為。 其特徵函式的計算方法如下: 3.泊松分佈 泊松分佈的

Excel在統計分析中的應用—第六章—概率分佈概率分佈圖-Part5-泊松分佈函式POISSON.DIST()的應用

泊松分佈這種概率分佈型別經常看到,比較重要,必須掌握。 “當一個隨機事件,例如某電話交換臺收到的呼叫、來到某公共汽車站的乘客、某放射性物質發射出的粒子、顯微鏡下某區域中的白血球等等,以固定的平均瞬時速率λ(或稱密度)隨機且獨立地出現時,那麼這個事件在單位時間(面積或體積)內

Excel圖表—標準正態分佈概率分佈圖(概率密度函式累積概率分佈圖)的繪製

看似很簡單的一張Excel圖表,實際上也花了10多分鐘。這對於已經習慣了Spotfire這種資料視覺化軟體的我而言是不能接受的。 不過,功夫不負有心人,總算是畫出了教科書上的效果。 以下是一點小創新,如果提高資料粒度(資料粒度能夠滿足業務要求),有些問題的答案將一目瞭然

概率論與數理統計(隨機變數概率分佈

隨機變數及概率分佈 一維隨機變數 隨機變數的概念 略 離散型隨機變數 設X為離散型隨機變數,其全部可能值為{a1,a2⋯}則 pi=P(X=ai),i=1,2⋯ 稱為

概率函式分佈函式,密度函式

概率函式:用函式的形式來表達概率   概率分佈:離散型隨機變數的值分佈和值的概率分佈列表   分佈函式:概率函式取值的累加結果,所以它又叫累積概率函式   概率密度函式:連續型隨機變數的“概率函式” 左邊是F(x)連續型隨機變數分佈函式畫出的圖形,右

Mysql常用函式引數

show variables like ‘max_allowed_packet’ 表示客戶端請求資料庫資料包的大小 SHOW VARIABLES LIKE ‘%max_length_for_sort_data%’; 排序查詢的資料最大值 1.字串函式 ASCII(str)返回字串第一個字

MYSQL 獲取當前日期日期格式,和常用時間轉換函式

經過多次嘗試本人的目標完成: select newworkorder.WorkOrderNum,newworkorder.ProjectCode, newworkorder.WorkEstComDate,newworkorder.WorkStatus,newworkorder.workgroup

概率複習 第二章 隨機變數及其分佈

本文用於複習概率論的相關知識點,因為好久不接觸了,忘了不少。這裡撿起來,方便學習其他知識。 總目錄 概率複習 第一章 基本概念 概率複習 第二章 隨機變數及其分佈 本章目錄 隨機變數 離散隨機變數、分佈律 重要離散隨機變數 (0-1)分佈 伯努利試驗 二項分佈