连续概率分布
2022-3-24
| 2023-8-2
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均匀分布

若连续随机变量的PDF为 则称其在区间 上服从均匀概率分布,记做 。 因为是一个有界随机变量,其各阶矩均存在。则第阶矩为
,可得的均值为:
,可得二阶矩 因此可得的方差为:
 

正态分布

若连续随机变量的PDF为:
其中。 则称其服从正态分布,记作 。参数分别是位置和尺度参数。当 时, 称作标准正态或单位正态分布(unit normal distribution)。
正态分布的均值为: 其中,由于被积函数为奇函数,倒数第二个等式中的积分为 0 。
 
使用分部积分求方差:
 
可加性: ,并且相互独立那么
 
 
Stein引理: 假设 ,并且 是满足的可微函数,则
 
正态分布的形状
notion image
  1. 均值和中值都是
  1. 时得到最大值
  1. 二次求导后在处为0,为曲线拐点
 
notion image
 
 

对数正态分布

若连续随机变量的PDF为:
则称其服从对数正态分布,记作lognormal
因此,
 
 
 

伽玛分布及广义伽玛分布

函数 称作伽玛函数(Gamma function),定义为
的性质:
  • 是此整数,则
 
若非负连续随机变量的PDF为:
其中为伽马函数,则称其服从伽马分布
时,伽马分布称作标准伽马分布。
的均值为 其中最后一处积分可视作 随机变量PDF的积分。
其二阶矩为
其中最后一处积分可视作 随机变量PDF的积分。由此可得方差为
与伽玛分布紧密相关的一个分布是广义伽玛分布。假设随机变量 服从标准伽马分布,即 或者等价地有PDF 则称随机变量 服从形状参数为 、尺度参数为 、位置参数为的广义伽玛分布,并且的PDF为
 
指数分布
 
 

指数分布与韦伯分布

伽马分布的另一种特殊形式称作指数分布。若非负连续随机变量的PDF为
其中为尺度参数,则称其服从指数分布分布。当时,则称服从标准指数分布,记作
指数分布是伽马分布 时的一个特例。 均值为: 方差为: CDF为: 与几何分布类似,指数分布也具有 “无记忆性",即对任意正数 ,并且 ,有 证明:
而若 服从参数为的指数分布,则服从韦伯(Weibull)分布,其PDF为
其中是位置参数, 是尺度参数,是形状参数,必须大于1 。实际应用中通常设
 

双指数分布

若连续随机变量的PDF为:
其中 ,则称其服从双指数 分布。 双指数分布是关于对称的分布,其尾部相对于正态分布更厚。该分布在 处取得峰值并且其导数在该点不存在。
的均值为: 方差为:
 
 

卡方分布

考虑伽马分布的一种特殊情形。若非负连续随机变量 的PDF为 则称其服从自由度为 的卡方分布,记作 。 卡方分布 是伽马分布 的特殊情形。 特别的,其均值为 方差为
 
,其中 相互独立,且同服从
 
 
 

Beta分布

若连续随机变量的PDF为
则称其服从贝塔分布 ,其中
 
称作贝塔函数(Beta function),定义为:
 
分布的均值为: 其中最后一个积分可视作 随机变量PDF的积分。
 
为了计算方差,首先求 二阶矩:
分布的方差为:
 
在一些机器学习模型中,有时把先验分布定位beta distribution
 
 
 

柯西及稳态分布

若连续随机变量的PDF为 其中 ,则称其服从 Cauchy 分布。 参数 分别是位置参数与尺度参数。该分布关于 对称,其支撑不是有界的。当 时,该分布称作标准柯西分布,记为
柯西分布的均值以及所有高阶矩均不存在。因此,位置参数 不能解释成均值,尺度参数 也不能解释为标准差。 例如,对于 分布,有
 
 
 
 
 
 
 
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