机器学习深度学习之数学基础:常用的延续型随机变量的分布
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  • 林先湛
  • 2020-08-14 17:24:16 7

本文将介绍几种重要的连续型随机变量的分布,主要包括均匀分布、指数分布和正态分布。

均匀分布

如果一个随机变量X的概率密度函数满足以下条件:

公式

则称X服从[a, b]区间上的均匀分布,记作X~U[a,b]。均匀分布的概率密度函数如下:

公式

指数分布

指数分布是一种常见的寿命分布,许多电子产品的寿命都符合这种分布。若随机变量X的概率密度函数为:

公式

其中λ>0为常数,则称X服从参数为λ的指数分布,记为X~E(λ)。指数分布的均值为1/λ,方差为1/λ²。指数分布的一个重要特性是其无记忆性,这意味着对于任意的s,t≥0,有:

公式

举例来说,设某灯泡的使用寿命X(单位:小时)服从参数λ=0.0002的指数分布。求灯泡使用寿命超过3000小时的概率。

指数分布在可靠性研究中被广泛使用,它可以表示独立事件之间的时间间隔,例如旅客进入机场的时间间隔、软件更新的时间间隔等。

正态分布(高斯分布)

如果随机变量X的概率密度函数为:

公式

其中μ和σ均为常数,μ可取任意值,σ>0,f(x)是正态曲线,则称X服从参数为μ和σ的正态分布。特别地,当μ=0且σ=1时,该正态分布为标准正态分布,其概率密度函数可表示为:

公式

正态分布的密度曲线呈现钟形,且关于X=μ对称。μ决定了图形的中心位置,σ决定了图形的陡峭程度。当σ越小时,曲线越陡峭,在x=μ处达到最高点。当x=μ±σ时,曲线在x=μ±σ处有两个拐点。

标准正态分布

当μ=0且σ=1时,此时的正态分布是标准正态分布,其概率密度函数为:

公式

区间(-∞, x)的概率可以用标准正态分布表来查找。

定理

若随机变量X服从正态分布N(μ,σ²),则对任意固定的实数a和b(a

公式

举例来说,假设某地区成年男性的身高X~N(170,7.69²),求该地区成年男性身高超过175cm的概率。

根据假设X~N(170,7.69²),μ=170,σ=7.69,a=175,可以通过标准正态分布表计算出该概率。

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责任编辑: : 林先湛
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