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分布函数


分布函数 D(x),也称为累积分布函数 (CDF) 或累积频率函数,描述了变量 X 取值小于或等于某个数 x 的概率。分布函数有时也表示为 F(x) (Evans et al. 2000, p. 6)。

因此,分布函数与连续的概率密度函数 P(x) 的关系为

D(x)=P(X<=x)
(1)
=int_(-infty)^xP(xi)dxi,
(2)

因此 P(x)(如果存在)只是分布函数的导数

 P(x)=D^'(x).
(3)

类似地,分布函数与离散概率 P(x) 的关系为

D(x)=P(X<=x)
(4)
=sum_(X<=x)P(x).
(5)

存在既非连续也非离散的分布。

如果结果依赖于两个参数,则可以定义联合分布函数

D(x,y)=P(X<=x,Y<=y)
(6)
D_x(x)=D(x,infty)
(7)
D_y(y)=D(infty,y).
(8)

类似地,如果结果依赖于 n 个参数,则可以定义多元分布函数

 D(a_1,...,a_n)=P(x_1<=a_1,...,x_n<=a_n).
(9)

封闭区域的概率内容可以比直接积分概率密度函数 P(x) 更有效地找到,方法是在区域上定义的所有可能的极值处适当评估分布函数(Rose 和 Smith 1996; 2002, p. 193)。例如,对于二元分布函数 D(x,y),区域 x_1<=x<=x_2y_1<=y<=y_2 内的概率内容由下式给出

 P(x_1<=x<=x_2,y_1<=y<=y_2)=int_(x_1)^(x_2)int_(y_1)^(y_2)P(x,y)dydx,
(10)

但可以使用以下方法更有效地计算:

 P(x_1<=x<=x_2,y_1<=y<=y_2)=D(x_1,y_1)-D(x_1,y_2)-D(x_2,y_1)+D(x_2,y_2).
(11)

给定一个连续的 P(x),假设您希望生成服从 P(x) 的分布的数字,使用随机数生成器。如果随机数生成器产生均匀分布的值 y_i[0,1] 中,对于每次试验 i,然后计算

 D(x)=int^xP(x^')dx^'.
(12)

连接 y_i 和服从 P(x) 的变量的公式

 x_i=D^(-1)(y_i),
(13)

其中 D^(-1)(x)D(x) 的逆函数。例如,如果 P(x) 是一个正态分布,以至于

 D(x)=1/2[1+erf((x-mu)/(sigmasqrt(2)))],
(14)

那么

 x_i=sigmasqrt(2)erf^(-1)(2y_i-1)+mu.
(15)

方差恒定的分布 方差 y 对于所有 x 值都被称为同方差分布。寻找分布最大值的方法被称为最大似然法。


另请参阅

累积计数, 累积频率, 概率密度函数, 生存函数, 变量

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参考资料

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Probability Functions." Ch. 26 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 925-964, 1972.Evans, M.; Hastings, N.; and Peacock, B. Statistical Distributions, 3rd ed. New York: Wiley, pp. 6-8, 2000.Iyanaga, S. and Kawada, Y. (Eds.). "Distribution of Typical Random Variables." Appendix A, Table 22 in Encyclopedic Dictionary of Mathematics. Cambridge, MA: MIT Press, pp. 1483-1486, 1980.Papoulis, A. Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill, pp. 92-94, 1984.Rose, C. and Smith, M. D. "The Multivariate Normal Distribution." Mathematica J. 6, 32-37, 1996.Rose, C. and Smith, M. D. Mathematical Statistics with Mathematica. New York: Springer-Verlag, 2002.

在 Wolfram|Alpha 上引用

分布函数

请引用为

Weisstein, Eric W. "分布函数。" 来自 MathWorld——Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/DistributionFunction.html

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