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分佈函式


分佈函式 D(x),也稱為累積分佈函式 (CDF) 或累積頻率函式,描述了變數 X 取值小於或等於某個數 x 的機率。分佈函式有時也表示為 F(x) (Evans et al. 2000, p. 6)。

因此,分佈函式與連續的機率密度函式 P(x) 的關係為

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

因此 P(x)(如果存在)只是分佈函式的導數

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

類似地,分佈函式與離散機率 P(x) 的關係為

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

存在既非連續也非離散的分佈。

如果結果依賴於兩個引數,則可以定義聯合分佈函式

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

類似地,如果結果依賴於 n 個引數,則可以定義多元分佈函式

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

封閉區域的機率內容可以比直接積分機率密度函式 P(x) 更有效地找到,方法是在區域上定義的所有可能的極值處適當評估分佈函式(Rose 和 Smith 1996; 2002, p. 193)。例如,對於二元分佈函式 D(x,y),區域 x_1<=x<=x_2y_1<=y<=y_2 內的機率內容由下式給出

 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計算:

 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)

給定一個連續的 P(x),假設您希望生成服從 P(x) 的分佈的數字,使用隨機數生成器。如果隨機數生成器產生均勻分佈的值 y_i[0,1] 中,對於每次試驗 i,然後計算

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

連線 y_i 和服從 P(x) 的變數的公式

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

其中 D^(-1)(x)D(x) 的逆函式。例如,如果 P(x) 是一個正態分佈,以至於

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

那麼

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

方差恆定的分佈 方差 y 對於所有 x 值都被稱為同方差分佈。尋找分佈最大值的方法被稱為最大似然法。


另請參閱

累積計數, 累積頻率, 機率密度函式, 生存函式, 變數

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參考資料

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 上引用

分佈函式

請引用為

Weisstein, Eric W. "分佈函式。" 來自 —— 資源。 https://mathworld.tw/DistributionFunction.html

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