概率密度函數、概率分布函數、概率質量函數


1.概率密度函數

  1.1. 定義

    如果對於隨機變量X的分布函數F(x),存在非負函數f(x),使得對於任意實數有

 

 

 


    則稱X為連續型隨機變量,其中F(x)稱為X的概率密度函數,簡稱概率密度。(f(x)>=0,若f(x)在點x處連續則F(x)求導可得) f(x)並沒有很特殊的意義,但是通過其值得相對大小得知,若f(x)越大,對於同樣長度的區間,X落在這個區間的概率越大。
 
  1.2.意義及通俗解釋
 
     A.形象解釋:
 

    這么說吧,一個物體,問你它在某一個點處的質量是多少 ? 因為一個點是無限小的,所以點的質量一定為0。然而這個物體是由無數個點組成的,假如我們又需要求它質量,怎么辦呢 ?於是引入密度的概念 \rho=\lim_{V \rightarrow 0}{\frac{△m}{△V}} ,最后再把密度積分就可以得到質量m了。

    同理,如果在[0,1]上隨機取點,求取在某一點處的概率,點的長度無限小,此概率一定為0。這時情況和上面所述類似,我們需要引入概率密度p,其中p= \lim_{x \rightarrow 0}{\frac{△p}{△x}}。這樣我們就可以求所取點落在某一段(a,b)上的概率了。概率p=\int_{a}^{b}p(t)dt

 

    總結:為什么要叫概率密度,因為它和物理上密度的定義本質上是一樣的。我們做題的時候一般就兩種。一.告訴你概率密度函數,讓你求分布函數,積分就好了。二.告訴你分布函數,讓你求概率密度函數,求導就好了。

就像你做初中物理的密度題,無非兩種:一.告訴你物體的密度讓你求質量。二.告訴你物體的質量讓你求密度。

 

     B.實例說明
 
    概率密度函數可以看成是直方圖的平滑近似。

 

  1.3.概率密度函數和概率的關系
 
    這里有一點繞人,只有連續型函數才有概率密度!
    某一點的值是沒有概率的P(X=1) = 0; 
    某一段的概率:設F(x)是概率分布函數,如果f(x)在[-無窮,x]的積分就是F(x),f(x)>=0,則乘f(x)為x的概率密度函數。
    概率分布求導數就是概率分布函數!
 
  1.4.函數間的概率密度關系
 
    注釋:這里完全是我個人理解,沒找到相關資料,只是看到有人這么用,有可能是錯誤的,歡迎指正!

 

2.概率分布函數  
  
  P=P(t<=X )
 
3.概率分布函數
 
   離散函數的概率值:P=P(K=X)
 
4.相互關系以及求解實例
 
  4.1給定概率密度
    

  4.2給定分布函數

 

  4.3給定正常函數

    注釋:這里是我自己想的,沒有看到別的地方寫,如有錯誤歡迎指正!

 


參考:http://www.cnblogs.com/jstong/p/5903641.html
   https://www.zhihu.com/question/23237834
        https://www.cnblogs.com/dengdan890730/p/6169159.html
 


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