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在线阅读!!机器学习数学精华:概率论与数理统计

时间:2022-11-09 13:34:09浏览次数:73  
标签:函数 独立 连续型 数理统计 分布 事件 精华 概率论 随机变量


机器学习,需要一定的数学基础,需要掌握的数学基础知识特别多,如果从头到尾开始学,估计大部分人来不及,我建议先学习最基础的数学知识,基础知识可以分为高等数学、线性代数、概率论与数理统计三部分,我整理了相关数学基础资料:

源文件下载:

​https://github.com/fengdu78/Data-Science-Notes/tree/master/0.math​

内容简介

一、斯坦福大学CS229数学基础

这是斯坦福大学 CS 229 机器学习课程的基础材料,是斯坦福各大人工智能课程的数学基础,对人工智能课程做了优化,强烈推荐!!

我们对原始教程进行了翻译,翻译版本做成了在线阅读版本。

(点击查看:1.​​线性代数​​,2.​​概率论​​)

二、国内大学的数学基础教材精华

这个是我考研考博时候整理的中文教材的资料,分为高等数学、线性代数、概率论与数理统计三部分,我把和机器学习相关的数学知识进行了整理,进行公布。

本文是概率论和数理统计部分,建议收藏慢慢看。


概率论和数理统计

随机事件和概率

1.事件的关系与运算

(1) 子事件: ,若 发生,则 发生。

(2) 相等事件: ,即 ,且

(3) 和事件: (或 ), 与 中至少有一个发生。

(4) 差事件: , 发生但 不发生。

(5) 积事件: (或 ), 与 同时发生。

(6) 互斥事件(互不相容): = 。

(7) 互逆事件(对立事件): 

2.运算律(1) 交换律:  (2) 结合律:  (3) 分配律:

3.德 摩根律

 

4.完全事件组

两两互斥,且和事件为必然事件,即

5.概率的基本公式(1)条件概率:  ,表示 发生的条件下, 发生的概率。

(2)全概率公式: 

(3) Bayes 公式:

 注:上述公式中事件 的个数可为可列个。

(4)乘法公式:  

6.事件的独立性

(1) 与 相互独立

(2) , , 两两独立  ;  ; ;

(3) , , 相互独立  ;   ;   ; 

7.独立重复试验

将某试验独立重复 次,若每次实验中事件 A 发生的概率为 ,则 次试验中 发生 次的概率为: 

8.重要公式与结论 

 

 

(5)条件概率 满足概率的所有性质, 例如:.    

(6)若 相互独立,则 

(7)互斥、互逆与独立性之间的关系:  与 互逆   与 互斥,但反之不成立, 与 互斥(或互逆)且均非零概率事件 与 不独立.

(8)若相互独立,则 与 也相互独立,其中 分别表示对相应事件做任意事件运算后所得的事件,另外,概率为 1(或 0)的事件与任何事件相互独立.

随机变量及其概率分布

1.随机变量及概率分布

取值带有随机性的变量,严格地说是定义在样本空间上,取值于实数的函数称为随机变量,概率分布通常指分布函数或分布律

2.分布函数的概念与性质

定义: 

性质:(1)

(2)  单调不减

(3) 右连续

(4) 

3.离散型随机变量的概率分布

4.连续型随机变量的概率密度

概率密度 ;非负可积,且:

(1)

(2)

(3) 为 的连续点,则:

分布函数

5.常见分布

(1) 0-1 分布:

(2) 二项分布: : 

(3) Poisson分布: : 

(4) 均匀分布 :

(5) 正态分布:  

(6)指数分布:

(7)几何分布:

(8)超几何分布: 

6.随机变量函数的概率分布

(1)离散型:

则: 

(2)连续型:

则:, 

7.重要公式与结论

(1)  

(2) 

(3) 

(4) 

(5) 离散型随机变量的分布函数为阶梯间断函数;连续型随机变量的分布函数为连续函数,但不一定为处处可导函数。

(6) 存在既非离散也非连续型随机变量。

多维随机变量及其分布

1.二维随机变量及其联合分布

由两个随机变量构成的随机向量 , 联合分布为

2.二维离散型随机变量的分布

(1) 联合概率分布律 

(2) 边缘分布律   

(3) 条件分布律  

3. 二维连续性随机变量的密度

(1) 联合概率密度


(2) 分布函数:

(3) 边缘概率密度:  

(4) 条件概率密度: 

4.常见二维随机变量的联合分布

(1) 二维均匀分布:  ,

(2) 二维正态分布:,

5.随机变量的独立性和相关性

和 的相互独立::

(离散型) (连续型)

和 的相关性:

相关系数 时,称 和 不相关, 否则称 和 相关

6.两个随机变量简单函数的概率分布

离散型: 

连续型: 

7.重要公式与结论

(1) 边缘密度公式:  

(2) 

(3) 若 服从二维正态分布


  1. 与 相互独立 ,即 与 不相关。

  2. 关于 的条件分布为: 
  3. 关于 的条件分布为: 

(4) 若 与 独立,且分别服从  则:

(5) 若 与 相互独立, 和 为连续函数, 则 和 也相互独立。

随机变量的数字特征

1.数学期望

离散型:;

连续型: 

性质:

(1) 

(2) 

(3) 若 和 独立,则

(4)

2.方差

3.标准差: ,

4.离散型:

5.连续型:

性质:

(1)

(2)  与 相互独立,则

(3)

(4) 一般有 

(5)

(6)

6.随机变量函数的数学期望

(1) 对于函数

为离散型:;

为连续型:

(2)  ;;   ;

7.协方差

8.相关系数

, 阶原点矩  ;  阶中心矩 

性质:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)   ,其中

 ,其中

9.重要公式与结论

(1)

(2)

(3)  且  ,其中

,其中

(4) 下面 5 个条件互为充要条件:

       

注: 与 独立为上述 5 个条件中任何一个成立的充分条件,但非必要条件。

数理统计的基本概念

1.基本概念

总体:研究对象的全体,它是一个随机变量,用 表示。

个体:组成总体的每个基本元素。

简单随机样本:来自总体 的 个相互独立且与总体同分布的随机变量 ,称为容量为 的简单随机样本,简称样本。

统计量:设 是来自总体 的一个样本, )是样本的连续函数,且 中不含任何未知参数,则称 为统计量。

样本均值:

样本方差:

样本矩:样本 阶原点矩:

样本 阶中心矩:

2.分布

分布:,其中 相互独立,且同服从

分布:  ,其中 且 ,

分布: ,其中 且 , 相互独立。

分位数:若 则称 为 的 分位数

3.正态总体的常用样本分布

(1) 设 为来自正态总体 的样本,

则:

  1. 或者


4)

4.重要公式与结论

(1) 对于 ,有

(2) 对于 ,有 ;

(3) 对于 ,有 

(4) 对于任意总体 ,有 

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