概率论基础回顾

概率知识回顾

Table of Contents

  • 1. 随机变量及其分布
  • 2. 随机变量的数字特征

1 随机变量及其分布

  1. 随机变量(random variable)
    • 定义: 定义在概率空间  (Ω,F,P)  上, 取值为实数的函数, 常用大写 字母  X,Y,Z  表示
    • 分类: 离散型随机变量和 连续性随机变量
    • 离散型rv: 取值为有限或可数值的随机变量
    • 连续性rv: 连续取值的随机变量(分布函数可以表示为不定积分形式)
  2. 随机变量的分布函数
    • 定义 :  F(x)=P(Xx)
    • 性质:
      • 单调增
      • 有界:  0F(x)1
      • 右连续  F(x+)=F(x)
  3. 离散型随机变量
    • (0,1) 分布 \(P(X=1)=p,P(0)=1-p,0<p<1\) <="" li="">
    • 二项分布  P(X=k)=(nk)pk(1p)nk,k=0,,n
    • 泊松分布
      P(X=k)=λkk!eλ,k=0,
  4. 产生随机数
    • 产生(0,1) 分布,二项分布,泊松分布的随机数
    rbinom(20,1,0.4)  ## 产生20个取值为 (0,1),概率为0.6,0.4 的随机数
    rbinom(20,8,0.2) ## 产生20个 b(8,0.2) 的随机数
    rpois(20,0.4)  ## 产生 20个 Pi(0.4) 的随机数
    
    [1] 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1
    [1] 3 1 3 3 2 1 4 3 1 1 1 0 3 1 2 0 1 3 2 1
    [1] 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0
    
  5. 连续性随机变量
    • 均匀分布:
      f(x)=1baI(b>x>a)
    • 指数分布
      f(x)=1θexθI(x>0)
    • 正态分布  N(μ,σ2)
      f(x)=12πσexp((xμ)22σ2)
  6. 统计分析中常用三大分布
    • 卡方分布:  χ2  : 设  X1,,Xp  为 独立同分布的  N(0,1)  随机变量, 称  χ2=i=1pX2i 服从自由度为  p  的  χ2  分布
    • t 分布: 设  XN(0,1)  ,  Yχ2(n)  ,  X  与  Y  相互独立, 则称  t=XYn  服从自由度为  n  的 student 分布, 记为  tt(n)
    • F分布:设  Xχ2(m)  ,  Yχ2(n)  ,  X  与  Y  相互独立, 则称  F=X/mY/n  服从自由度为  (m,n)  的F分布 , 记为  FF(m,n)  ,
    • 若  tt(n)  则  t2F(1,n)

2 随机变量的数字特征

  1. 期望–Expectation–随机变量的位置特征
    • 定义
      • 离散型  E(X)=i=1xiP(X=xi)
      • 连续性  E(X)=f(x)dx
    • 上述定义成立的条件是 上述级数绝对可和,上述积分绝对可积
    • 性质: 期望具有线性性质  E(aX+bY+c)=aEX+bEY+c
  2. 方差–Variance–随机变量的离散程度
    • 常记为  Var  或  D
    • 定义  Var(X)=E[(XEX)2]
    • 计算公式  Var(X)=E(X2)(EX)2
    • 性质:
      • Var(aX)=a2Var(X)
      • 若  X,Y  相互独立, 则有  Var(X+Y)=Var(X)+Var(Y)
  3. 协方差相关系数
    • 协方差
      Cov(X,Y)=E[(XEX)(YEY)]
    • 协方差性质 X 与 Y 独立时, 有  Cov(X,Y)=0

    -相关系数  ρ(X,Y)=Cov(X,Y)D(X)D(Y)

    • 相关系数性质:
      • |ρ(X,Y)1|
      • |ρ(X,Y)|=1  , 当且仅当  X,Y  之间有严格的线性关系
  4. 常见分布的期望方差
    • (0,1)  分布:  E(X)=p,D(X)=p(1p)
    • b(n,p)  分布:  E(X)=np,D(X)=np(1p)
    • π(λ)  分布:  E(X)=λ,D(X)=λ
    • U(a,b)  分布:  E(X)=a+b2,D(X)=(ba)2/12
    • exp(θ)  分布:  E(X)=θ,D(X)=θ2
    • N(μ,σ2θ)  分布:  E(X)=μ,D(X)=σ2

Date: 2013-11-19


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