二元正態分佈是具有機率密度函式的統計分佈
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(1)
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其中
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(2)
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並且
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(3)
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是 和
的相關性(Kenney 和 Keeping 1951, pp. 92 和 202-205; Whittaker 和 Robinson 1967, p. 329),
是協方差。
二元正態分佈的機率密度函式實現為MultinormalDistribution[mu1, mu2
,
sigma11, sigma12
,
sigma12, sigma22
] 在 Wolfram 語言 包中MultivariateStatistics` .
邊緣機率然後是
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(4)
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(5)
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並且
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(6)
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(7)
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(Kenney 和 Keeping 1951, p. 202)。
設 和
是兩個獨立的正態變數,具有均值
和
對於
, 2。然後,下面定義的變數
和
是具有單位方差和相關係數
的二元正態分佈
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(8)
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(9)
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為了推導二元正態機率函式,設 和
是正態且獨立分佈的變數,具有均值 0 和方差 1,然後定義
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(10)
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(11)
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(Kenney 和 Keeping 1951, p. 92)。變數 和
自身也呈正態分佈,具有均值
和
,方差
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(12)
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(13)
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和協方差
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(14)
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協方差矩陣由下式定義
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(15)
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其中
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現在, 和
的聯合機率密度函式是
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(17)
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但從 (◇) 和 (◇) 中,我們得到
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(18)
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只要
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就可以反轉得到
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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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現在,(◇) 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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可以簡單地寫成
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(29)
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並且
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(30)
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求解 和
並定義
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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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(34)
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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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並且
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(38)
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其中
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(39)
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證畢。
二元正態分佈的特徵函式由下式給出
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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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並且
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(43)
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現在讓
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(44)
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(45)
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然後
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其中
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(48)
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在內積分中完成平方
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(49)
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重新排列以將取決於 的指數項移到外積分之外,令
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(50)
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並寫作
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(51)
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得到
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(52)
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展開括號內的項得到
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(53)
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但是 是奇函式,因此正弦項上的積分消失,我們剩下
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(54)
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現在評估高斯積分
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(55)
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(56)
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以獲得特徵函式的顯式形式,
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(57)
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在奇異情況下,
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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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所以
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(64)
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(65)
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其中
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標準化的二元正態分佈取 和
。在這種特殊情況下,象限機率透過分析給出
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(Rose 和 Smith 1996; Stuart 和 Ord 1998; Rose 和 Smith 2002, p. 231)。類似地,
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