二元正态分布是具有概率密度函数的统计分布
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(1)
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其中
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(2)
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并且
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(3)
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是 和
的相关性(Kenney 和 Keeping 1951, pp. 92 和 202-205; Whittaker 和 Robinson 1967, p. 329),
是协方差。
二元正态分布的概率密度函数实现为MultinormalDistribution[mu1, mu2
,
sigma11, sigma12
,
sigma12, sigma22
] 在 Wolfram 语言 包中MultivariateStatistics` .
边缘概率然后是
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(4)
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(5)
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并且
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(6)
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(7)
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(Kenney 和 Keeping 1951, p. 202)。
设 和
是两个独立的正态变量,具有均值
和
对于
, 2。然后,下面定义的变量
和
是具有单位方差和相关系数
的二元正态分布
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(8)
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(9)
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为了推导二元正态概率函数,设 和
是正态且独立分布的变量,具有均值 0 和方差 1,然后定义
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(10)
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(11)
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(Kenney 和 Keeping 1951, p. 92)。变量 和
自身也呈正态分布,具有均值
和
,方差
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(12)
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(13)
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和协方差
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(14)
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协方差矩阵由下式定义
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(15)
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其中
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(16)
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现在, 和
的联合概率密度函数是
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(17)
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但从 (◇) 和 (◇) 中,我们得到
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(18)
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只要
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就可以反转得到
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(20)
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(21)
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因此,
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(22)
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(23)
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所以
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(24)
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现在,(◇) 的分母是
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(25)
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所以
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(26)
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(27)
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(28)
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可以简单地写成
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(29)
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并且
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(30)
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求解 和
并定义
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(31)
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得到
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(32)
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(33)
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但 雅可比行列式是
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(35)
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(36)
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所以
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(37)
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并且
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(38)
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其中
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(39)
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证毕。
二元正态分布的特征函数由下式给出
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(40)
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(41)
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其中
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(42)
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并且
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现在让
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(44)
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(45)
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然后
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其中
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(47)
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(48)
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在内积分中完成平方
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(49)
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重新排列以将取决于 的指数项移到外积分之外,令
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(50)
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并写作
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(51)
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得到
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展开括号内的项得到
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(53)
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但是 是奇函数,因此正弦项上的积分消失,我们剩下
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(54)
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现在评估高斯积分
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(56)
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以获得特征函数的显式形式,
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(57)
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在奇异情况下,
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(58)
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(Kenney 和 Keeping 1951, p. 94),由此得出
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(59)
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(60)
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(61)
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(62)
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(63)
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所以
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(64)
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(65)
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其中
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(66)
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(67)
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标准化的二元正态分布取 和
。在这种特殊情况下,象限概率通过分析给出
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(68)
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(69)
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(70)
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(Rose 和 Smith 1996; Stuart 和 Ord 1998; Rose 和 Smith 2002, p. 231)。类似地,
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