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概率分布相关概念

时间:2022-12-06 19:35:59浏览次数:35  
标签:概率 试验 概率分布 离散 概念 相关 随机变量 伯努利

伯努利试验(Bernoulli experiment)

伯努利试验是在同样的条件重复地相互独立地进行的一种随机试验,其特点是该随机试验只有两种可能结果:发生或者不发生。

我们假设该项试验独立重复地进行了n次,那么就称这一系列重复独立的随机试验为n重伯努利试验,或称为伯努利概型。

随机变量(random variable)

随机变量是指变量的值无法预先确定仅以一定的可能性(概率)取值的量。 它是由于随机而获得的非确定值,是概率中的一个基本概念。

在经济活动中,随机变量是某一事件在相同的条件下可能发生也可能不发生的事件。

某一时间内公共汽车站等车乘客人数,
电话交换台在一定时间内收到的呼叫次数,

都是随机变量的实例。

概率

它反映随机事件出现的可能性大小。
随机事件是指在相同条件下,可能出现也可能不出现的事件。

从一批有正品和次品的商品中,随意抽取一件,“抽得的是正品”就是一个随机事件。

概率分布

概率分布:是指用于表述随机变量取值的概率规律,分布形状。

事件的概率表示了一次试验中某一个结果发生的可能性大小。

若要全面了解试验,则必须知道试验的全部可能结果及各种可能结果发生的概率,即随机试验的概率分布。

概率分布包括:离散概率分布(概率质量函数PMF),连续概率分布(概率密度函数PDF)

明天是否下雨是离散随机变量;
明天下雨量是连续随机变量。


离散型概率分布是一条条垂直于X轴的垂线(或矩形柱),每条垂线与X轴的交点代表事件可能发生的结果,垂线上端点对应的Y轴表示该结果发生的概率(区别于概率密度)。

连续概率分布

连续型随机变量是指如果随机变量X的所有可能取值不可以逐个列举出来,而是取数轴上某一区间内的任一点的随机变量。

一批电子元件的寿命、实际中常遇到的测量误差等都是连续型随机变量。

公共汽车每15分钟一班,某人在站台等车时间x是个随机变量,
x的取值范围是[0,15),它是一个区间,从理论上说在这个区间内可取任一实数3分钟、5分钟7毫秒、7√2分钟,在这十五分钟的时间轴上任取一点,都可能是等车的时间,因而称这随机变量是连续型随机变量。

幂律分布,正态分布 都是连续概率分布。

概率密度函数 PDF(probability density function)

在数学中,连续型随机变量的概率密度函数是一个描述这个随机变量的输出值,在某个确定的取值点附近的可能性的函数。

下图是正太分布(normal distribution)的概率密度函数

离散概率分布

有些随机变量,它全部可能取到的不相同的值是有限个可列无限多个,也可以说概率1以一定的规律分布在各个可能值上。这种随机变量称为"离散型随机变量"。

比如:一次掷20个硬币,k个硬币正面朝上,
k是随机变量,
k的取值只能是自然数0,1,2,…,20,而不能取小数3.5、无理数√20 ……

因而k是离散型随机变量。

再比如,掷一个骰子,令X为掷出的结果,则只会有1,2,3,4,5,6这六种结果,而掷出3.3333是不可能的。

因而X也是离散型随机变量。

常见离散概率分布:伯努利分布,二项分布,几何分布,泊松分布...

概率质量函数PMF

在概率论和统计学中,概率质量函数(probability mass function,简写作pmf)是离散随机变量在各特定取值上的概率。 有时它也被称为离散密度函数。

正态分布 Normal Distribution

正态分布也叫常态分布,是连续随机变量概率分布的一种,自然界、人类社会、心理和教育中大量现象均按正态形式分布,例如能力的高低,学生成绩的好坏等都属于正态分布。

正态曲线呈钟型,两头低,中间高,左右对称因其曲线呈钟形,因此人们又经常称之为钟形曲线。

下图这些都是正态分布

正态分布的中心点并不固定。

幂律分布(Power law)

幂律分布就是所谓的马太效应,二八原则,长尾理论。

伯努利分布 Bernoulli DIstribition

抛硬币,正面朝上的概率

伯努利分布(the Bernoulli distribution,又名两点分布或者0-1分布,是一个离散型概率分布,为纪念瑞士科学家雅各布·伯努利而命名。) 若伯努利试验成功,则伯努利随机变量取值为1。 若伯努利试验失败,则伯努利随机变量取值为0。 记其成功概率为p,则失败概率为q = 1 − p。

下图是一次抛硬币,正面朝上为1,反面朝上为0的 概率分布

二项分布 Binnomial Distribution

在概率论和统计学中,二项分布(英語:Binomial distribution)是n个独立的是/非试验中成功的次数的离散概率分布,其中每次试验的成功概率为p。 这样的单次成功/失败试验又称为伯努利试验。 实际上,当n = 1时,二项分布就是伯努利分布。 二项分布是显著性差异的二项试验的基础。

抛硬币5次中2次正面朝上的概率
抛硬币10次中得到5次正面的概率是多少?
从500个客户反馈调查中得到20个回复的概率是多少(假设得到回复的概率是相同的)?

下图是 5次抛硬币,正面朝上的次数概率分布

几何分布 Geometric Distribution

几何分布(Geometric distribution)是离散型概率分布。
其中一种定义为:在n次伯努利试验中,试验k次才得到第一次成功的机率。
详细地说:前k-1次皆失败,第k次成功的概率。

我需要买多少张彩票才能中奖?
表白K次中第一次成功的概率;
一天内中奖的次数;
一个月内机器损坏的次数;

几何分布的一个重要属性是它是无记忆的。事件的发生率不依赖于过去的试验。因此,发生率保持不变。

有一个赌徒在赌大小,他一直在押“大”,可是台上连续出了十把“小”,让他输了很多钱。赌徒认为,前面出了那么多把“小”,再出“小”的可能性非常小了,他想把他的全部身家押“大”,搏一把翻本。当然,这完全是赌徒心理,“扔了十把'小'条件下,下一把出‘大’”的概率和“扔一把就出‘大’”完全一样。

泊松分布 Poisson Distribution

泊松分布是一种离散分布,它表示一个事件在特定时间内可能发生的次数。

例子:

每天发生两次车祸的概率
盖革计数器每秒咔嗒的次数
每小时走入商店的人数
网络上每分钟的丢包数

可以看到,在平均频率附近,事件的发生概率最高,然后向两边对称下降,即变得越大和越小都不太可能。

标签:概率,试验,概率分布,离散,概念,相关,随机变量,伯努利
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