令人驚訝的是,兩個正態分佈的獨立變數 和
的和的分佈,其中均值和方差分別為
和
,也是一個正態分佈
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(1)
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其均值為
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(2)
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方差為
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(3)
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透過歸納法,類似的結論也適用於 個正態分佈變數的和。
另一種推導方法是透過注意到
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(4)
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(5)
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更一般地,如果 服從正態分佈,均值 均值 為
,方差 方差 為
,那麼
的線性函式
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(6)
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也服從正態分佈。新的分佈的均值為 ,方差為
,這可以使用矩生成函式推導得出
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(7)
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(9)
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(10)
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(11)
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其為標準形式,其中
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對於獨立變數的加權和
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期望值由下式給出
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令其等於
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(20)
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得到
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(21)
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(22)
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(23)
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其中 服從正交條件
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(24)
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其中 是克羅內克 delta。那麼
也是獨立的且服從正態分佈,均值為 0,方差為
。
Cramer 在 1936 年證明了這個結果的逆定理,即如果 和
是獨立的變數,並且
服從正態分佈,那麼
和
都必須是正態分佈。這個結果被稱為Cramer 定理。