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概率分布函数

作者:爱百科

概率分布函数是概率论的基本概念之一。在实际问题中,常常要研究一个随机变量ξ取值小于某一数值x的概率,这概率是x的函数,称这种函数为随机变量ξ的分布函数,简称分布函数,记作F(x),即F(x)=P(ξ<x) (-∞<x<+∞),由它并可以决定随机变量落入任何范围内的概率。 例如在桥梁和水坝的设计中,每年河流的最高水位ξ小于x米的概率是x的函数,这个函数就是最高水位ξ的分布函数。实际应用中常用的分布函数有正态分布函数、普阿松分布函数、二项分布函数等等。

概率分布函数函数介绍

概率分布函数是描述随机变量取值分布规律的数学表示。对于任何实数x,事件的概率当然是一个x的函数。令

,显然有

,称F(x)为随机变量X的分布函数。所以,分布函数F(x)完全决定了事件的概率,或者说分布函数F(x)完整地描述了随机变量X的统计特性。

常见的离散型随机变量分布模型有“0-1分布”、二项式分布、泊松分布等;连续型随机变量分布模型有均匀分布、正态分布、瑞利分布等。

概率分布函数函数分类

离散型随机变量的概率分布

对于离散型随机变量,设

为变量X的取值,而

为对应上述取值的概率,则离散型随机变量X的概率分布为

且概率

应满足条

。因此,离散型随机变量X的概率分布函数为

连续型随机变量的概率分布

对于连续型随机变量,设变量X取值于区间(a,b),并假设其分布函数F(x)为单调增函数,且在

间可微分及其导数F’(x)在此区间连续,则变量X落在x至

区间内的概率为

为描述其概率分布规律,这时不可能用分布列表示,而是引入“概率分布密度函数”

的新概念。定义概率分布函数F(x)的导数F’(x)为概率分布密度函数f(x),即

于是连续型随机变量X的概率分布函数可写为常用的概率积分公式的形式:

这样,只要已知某一连续型随机变量X的概率分布密度函数f(x),即可求得X落在某一区间

内的概率:

与离散型随机变量的概率函数一样.对于分布密度函数,有

连续型随机变量的分布密度函数

.以及与它对应的分布函数F(x)的图形分别如图1和图2所示。有时称f(x)的图形为分布曲线,而称F(x)的图形为累积分布曲线。

分布函数F(x)是一个普通函数。正是通过它才能用数学分析的方法来研究随机变量。如果将X看成是数轴上随机点的坐标,那么分布函数F(x)在x处的函数值就表示X落在区间

的概率。

分布函数F(x)具有下述基本性质:

①F(x)为单调非降函数:

左连续;

综上所述,概率分布函数是随机变量特性的表征,它决定了随机变量取值的分布规律,只要已知了概率分布函数,就可以算出随机变量落于某处的概率。

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