大數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)——Day4

本章內(nèi)容

  1. 隨機(jī)變量
  2. 分布律者娱、0-1分布、伯努利試驗(yàn)
  3. 二項(xiàng)分布畔柔、n重伯努利試驗(yàn)
  4. 泊松分布
  5. 分布函數(shù)(累積分布函數(shù)CDF)
  6. 概率密度函數(shù)
  7. 均勻分布
  8. 正態(tài)分布

一纷责、隨機(jī)變量

拋一顆骰子,用X記錄得到的點(diǎn)數(shù)

將一顆硬幣拋三次捍掺,用Y記錄三次拋擲得到正面朝上的總數(shù)

對(duì)于明天的天氣,用Z ={0:不下雨,1:下雨},記錄明天是否下雨

以上的X再膳、Y. Z都是隨機(jī)變量——一個(gè)從樣本空間映射到實(shí)數(shù)域的函數(shù)

定義:設(shè)隨機(jī)試驗(yàn)的樣本空間為S={e} , X=X(e)是定義在樣本空間S.上的實(shí)值單值函數(shù),稱X=X(e)為隨機(jī)變量挺勿。

離散與連續(xù)的區(qū)別就看能不能寫出隨機(jī)變量的每一個(gè)取值,是否每一個(gè)取值都有一定的概率饵史。

二满钟、分布律、0-1分布胳喷、伯努利試驗(yàn)

試驗(yàn):將一顆硬幣拋三次湃番。用X記錄硬幣在三次拋擲中正面向上的次數(shù)。將X的所有可能取值相對(duì)應(yīng)的概率算出來吭露。

樣本空間:S={HHH吠撮,HHT,HTH讲竿,THH泥兰,HTT,THT题禀,TTH鞋诗,TTT}

X所有可能的取值:0,1迈嘹,2削彬,3

P(X=0)=P{TTT}=1/8

P(X=1)=P{HTT,THT,TTH}=3/8

P(X=2)=P{HHT全庸,HTH,THH}=3/8

P(X=3)=P{HHH}=1/8

離散型隨機(jī)變量X的分布律為:

例1:從生產(chǎn)線上隨機(jī)抽產(chǎn)品進(jìn)行檢測,設(shè)產(chǎn)品的次品率為p, 0<p<1 ,若查到一只次品就得停機(jī)檢修,設(shè)停機(jī)時(shí)已檢測到X只產(chǎn)品融痛,試寫出X的概率分布律壶笼。

例2:某人騎自行車從學(xué)校到火車站, 一路上要經(jīng)過3個(gè)獨(dú)立的交通燈,設(shè)各燈工作獨(dú)立且設(shè)各燈為紅燈的概率為p , 0<p<1 ,以X表示首次停車時(shí)所通過的交通燈數(shù),求X的概率分布律。

設(shè)Ai={第i個(gè)燈為紅燈}雁刷,則P(Ai) = p, i = 1,2,3覆劈。Ai之間相互獨(dú)立。

如果只經(jīng)過一個(gè)交通燈沛励,那么X的取值只能是0或1.分布律變?yōu)?

像這種责语,隨機(jī)變量只能取0或1的情況(試驗(yàn)的可能結(jié)果只分為兩種情況),我們稱X服從以p為參數(shù)的(0-1)分布或兩點(diǎn)分布目派。

這種結(jié)果只分為兩種情況的試驗(yàn)又稱為伯努利試驗(yàn)鹦筹。

三、二項(xiàng)分布與n重伯努利試驗(yàn)

將一個(gè)伯努利試驗(yàn)重復(fù)n次址貌,就是n重伯努利試驗(yàn)。

舉例:
二項(xiàng)分布:

可歸納出:

這時(shí)我們稱X服從參數(shù)為n徘键,p的二項(xiàng)分布练对。分布律為

,記為X~B(n,p)

當(dāng)n= 1時(shí),二項(xiàng)分布就是(0-1)分布吹害。

舉例:

某人獨(dú)立射擊400次螟凭,設(shè)每次命中率為0.02, 0<p<1它呀,設(shè)命中X次

(1) 求X的概率分布律螺男;(2) 求至少有兩次次命中的概率。

不放回抽樣在樣本總量很大的情況下可以近似使用二項(xiàng)分布纵穿,當(dāng)放回處理下隧,誤差影響不大。

例2:按規(guī)定,某種型號(hào)電子元件的使用壽命超過1500小時(shí)的為一級(jí)品.已知某一大批產(chǎn)品的一級(jí)品率為0.2,現(xiàn)在從中隨機(jī)地抽查20只.問20只元件中恰有k只(k=0,1,..20)為一級(jí)品的概率是多少?

四谓媒、泊松分布

泊松定理:
舉例:

計(jì)算機(jī)硬件公司制造某種特殊型號(hào)的微型芯片,次品率達(dá)0.1%,各芯片成為次品相互獨(dú)立.求在1000只產(chǎn)品中至少有2只次品的概率.以X記產(chǎn)品中的次品數(shù),X~b( 1000,0.001).

利用近似公式計(jì)算:

五淆院、累積分布函數(shù)(CDF)

區(qū)別于描述離散型隨機(jī)變量的分布律,使用CDF來描述連續(xù)型隨機(jī)變量句惯。CDF是更通用的描述方式土辩,離散型與連續(xù)型都可以滿足。

設(shè)X是一個(gè)隨機(jī)變量抢野,x是任意實(shí)數(shù),函數(shù)F(x)=P{X≤x}稱為X的分布函數(shù)(累積分布函數(shù))

分布函數(shù)具有以下性質(zhì):

舉例:
1拷淘、離散型隨機(jī)變量:
2、連續(xù)型隨機(jī)變量:

六指孤、概率密度函數(shù)

承接上例:
概率密度函數(shù)(PDF):
概率密度函數(shù)滿足以下性質(zhì):
如何理解概率密度函數(shù):

其意義表示在任意X = x點(diǎn)處左右一個(gè)很小的鄰域中取值的概率启涯,這樣CDF才可以用積分形式來表達(dá)。

七、均勻分布

注意:對(duì)于連續(xù)型隨機(jī)變量X逝嚎,X等于某個(gè)特定值的概率很小扁瓢,基本可以看做是0

八、正態(tài)分布

1补君、性質(zhì):

特別的引几,當(dāng)μ=0, σ2 =1時(shí),稱X服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,其概率密度和分布函數(shù)分布用φ(x) , φ (x)。

2挽铁、正態(tài)分布與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的轉(zhuǎn)換:
舉例:
3伟桅、二項(xiàng)分布與正態(tài)分布的聯(lián)系:

二項(xiàng)分布是離散情況下的正態(tài)分布。當(dāng)n足夠大時(shí)叽掘,可以用正態(tài)分布近似二項(xiàng)分布楣铁,從而避免二項(xiàng)分布中繁雜的計(jì)算。 若X~B(n,p)更扁,當(dāng)n足夠大時(shí)盖腕,有 X近似服從正態(tài)分布N(np,np(1-p))

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