En sandsynlighedsfordeling er en lov, der beskriver rækkevidden af værdier for en tilfældig variabel og de tilsvarende sandsynligheder for forekomst af disse værdier.
Lad et sandsynlighedsrum være givet , og en stokastisk variabel defineres på det . Især er per definition en målbar kortlægning af et målbart rum til et målbart rum , hvor betegner Borel sigma-algebraen på . Så inducerer den stokastiske variabel et sandsynlighedsmål på som følger:
Målingen kaldes fordelingen af den stokastiske variabel . Med andre ord, , sætter altså sandsynligheden for, at den stokastiske variabel falder ind i sættet .
Funktionen kaldes den (kumulative) fordelingsfunktion af den stokastiske variabel . Sætningen følger af sandsynlighedens egenskaber :
Fordelingsfunktionen af enhver tilfældig variabel opfylder følgende tre egenskaber:
Fra det faktum, at Borel sigma-algebraen på den reelle linje er genereret af en familie af intervaller af formen , følger følgende sætning :
Enhver funktion , der opfylder de tre egenskaber, der er anført ovenfor, er en distributionsfunktion for en eller anden distribution .
For sandsynlighedsfordelinger, der har bestemte egenskaber, er der mere bekvemme måder at specificere dem på. Samtidig klassificeres fordelinger (og stokastiske variable) normalt efter arten af fordelingsfunktioner [1] .
En tilfældig variabel kaldes simpel eller diskret , hvis den ikke tager mere end et tælleligt antal værdier. Det vil sige , hvor er en partition .
Fordelingen af en simpel stokastisk variabel er så per definition givet ved: . Ved at introducere notationen kan du definere funktionen . På grund af sandsynlighedens egenskaber . Ved at bruge tællelig additivitet er det nemt at vise, at denne funktion entydigt bestemmer fordelingen .
Et sæt af sandsynligheder , hvor kaldes sandsynlighedsfordelingen af en diskret stokastisk variabel . Sættet af værdier og sandsynligheder kaldes den diskrete lov om sandsynlighedsfordeling [2] .
For at illustrere ovenstående skal du overveje følgende eksempel.
Lad funktionen defineres på en sådan måde, at og . Denne funktion definerer fordelingen af en tilfældig variabel , for hvilken (se Bernoulli-fordelingen , hvor den tilfældige variabel tager værdierne ). Den tilfældige variabel er en model for et afbalanceret møntkast.
Andre eksempler på diskrete stokastiske variable er Poisson-fordelingen , den binomiale fordeling , den geometriske fordeling .
En diskret fordeling har følgende egenskaber:
En gitterfordeling er en fordeling med en diskret fordelingsfunktion og diskontinuitetspunkterne for fordelingsfunktionen danner en delmængde af punkter af formen , hvor er reel, , er et heltal [3] .
Sætning. For at fordelingsfunktionen kan være gitter med et trin , er det nødvendigt og tilstrækkeligt, at dens karakteristiske funktion opfylder relationen [3] .
Fordelingen af en stokastisk variabel siges at være absolut kontinuert , hvis der eksisterer en ikke-negativ funktion, sådan at . Funktionen kaldes så sandsynlighedstæthedsfordelingen af den stokastiske variabel . Funktionen af sådanne distributioner er absolut kontinuerlig i betydningen Lebesgue.
Eksempler på absolut kontinuerte fordelinger er normalfordelingen , den ensartede fordeling , eksponentialfordelingen , Cauchy-fordelingen .
Eksempel. Lad , hvornår , og ellers. Så hvis .
For enhver distributionstæthed gælder følgende egenskaber:
Det omvendte er også sandt - hvis funktionen er sådan, at:
så eksisterer der en fordeling , som er dens tæthed.
Anvendelse af Newton-Leibniz formlen fører til følgende relationer mellem funktionen og tætheden af en absolut kontinuert fordeling:
.
Sætning. Hvis er en kontinuerlig fordelingstæthed og er dens fordelingsfunktion, så
Når man konstruerer en fordeling baseret på empiriske (eksperimentelle) data, bør afrundingsfejl undgås .
Ud over diskrete og kontinuerte stokastiske variable er der variable, der hverken er diskrete eller kontinuerte på noget interval. Sådanne tilfældige variable inkluderer for eksempel dem, hvis fordelingsfunktioner er kontinuerte, men kun øges på et sæt af Lebesgue-mål nul [4] .
Singularfordelinger er dem, der er koncentreret om et sæt nulmål (normalt Lebesgue-mål ).
Navn | Betegnelse | Parameter | Transportør | Tæthed (rækkefølge af sandsynligheder) | Måtte. forventning | Spredning | karakteristisk funktion |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Diskret uniform | |||||||
Bernoulli | |||||||
Binomial | |||||||
Poisson | |||||||
Geometrisk |
Navn | Betegnelse | Parameter | Transportør | Sandsynlighedstæthed | Fordelingsfunktion F(x) | karakteristisk funktion | Forventet værdi | Median | Mode | Spredning | Asymmetrikoefficient | Kurtosis koefficient | Differentiel entropi | Genererende funktion af momenter |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ensartet kontinuerlig | , — skiftfaktor , — skalafaktor | ethvert tal fra segmentet | ||||||||||||
Normal (Gaussisk) | — skiftfaktor , — skalafaktor | |||||||||||||
lognormal | ||||||||||||||
Gamma-fordeling | på | på | ||||||||||||
Eksponentiel | ||||||||||||||
Laplace | — skalafaktor , — forskydningsfaktor | |||||||||||||
Cauchy | — skiftfaktor , — skalafaktor | Ingen | Ingen | Ingen | Ingen | |||||||||
Beta distribution | til | til | ||||||||||||
chi-kvadrat | er antallet af frihedsgrader | om | hvis | , hvis | ||||||||||
Studerende | er antallet af frihedsgrader | til | , hvis | , hvis | , hvis | , hvis | Ikke | |||||||
Fisher | - antal frihedsgrader | , hvis | , hvis | hvis | hvis |
|||||||||
Rayleigh | ||||||||||||||
Weibulla | - skalafaktor , - formfaktor | til | ||||||||||||
Logistisk | , | til | til | |||||||||||
Wigner | - radius | til | ||||||||||||
Pareto | er skalafaktoren , | , hvis | på | på | på | Ingen |
hvor er gammafunktionen , er den ufuldstændige gammafunktion , er digammafunktionen , er betafunktionen , er den regulariserede ufuldstændige betafunktion , er den hypergeometriske funktion , er Besselfunktionen , er den modificerede Besselfunktion af den første slags , er den modificerede Bessel-funktion af den anden slags slægt , er Tricomi-funktionen .
Navn | Betegnelse | Parameter | Transportør | Tæthed (rækkefølge af sandsynligheder) | Måtte. forventning | Spredning | karakteristisk funktion |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Gaussisk | - sym. og neon. def. |
Ordbøger og encyklopædier | ||||
---|---|---|---|---|
|
Sandsynlighedsfordelinger | |
---|---|
Diskret | |
Absolut kontinuerlig |