正態分布與中心極限定理


正態分布

定義

正態分布英語:normal distribution)又名高斯分布英語:Gaussian distribution),是一個非常常見的連續概率分布。正態分布在統計學上十分重要,經常用在自然社會科學來代表一個不明的隨機變量。

也就是說,正態分布一種分布形式,它實際上有很多表示形式,最常見的有概率密度函數,累計分布函數等等來表示。

在OI界出過的也僅有概率密度函數因為其他的我沒聽說過

概率密度公式

設期望為$\mu$,方差為$\sigma$

則有$f(x) = \frac{1}{\sqrt{2 \pi} \sigma} e ^ {-\frac{(x-\mu)^2}{2 \sigma^2}}$

$f(x)$表示該點出現的概率

如果一個隨機變量$X$服從這個分布,我們寫作$X \sim N(\mu, \sigma)$

特殊的,如果$\mu = 0, \sigma = 1$,這個分布被稱為標准正態分布

 

中心極限定理

簡介

中心極限定理概率論中的一組定理。中心極限定理說明,在適當的條件下,大量相互獨立隨機變量的均值經適當標准化后依分布收斂正態分布。這組定理是數理統計學和誤差分析的理論基礎,指出了大量隨機變量之和近似服從正態分布的條件。

關於中心極限定理,有很多延伸版本,它們大都證明了某一種實驗以某一種正態分布為極限,具體也沒啥多大的用處,想學的自己維基吧qwq

推論

中心極限定理有一個非常重要的推論。

若有$N$個獨立同分布的隨機變量$x_1, x_2, \dots, x_n$

期望為$\mu$,方差為$\sigma$

那么設

$$Y_n = \frac{\sum_{i = 1}^n x_i - n\mu}{\sqrt{n \sigma^2}}$$

當$n$足夠大時,我們認為$Y_n$服從標准正態分布

 

這玩意兒有什么用呢?

比如說我們要對某個$f(x)$進行積分,它可能會造成非常大的精度誤差

轉成標准正態分布可以有效的降低誤差

具體做法是:首先對我們要積分的區間$(L, R)$進行轉化,再對轉化出來的兩個$Y_n$對應的區間積分

具體示例

 


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