中心極限定理通俗介紹
中心極限定理收斂至大數(shù)定律
什么是中心極限定理(Central Limit Theorem)
中心極限定理指的是給定一個任意分布的總體独泞。我每次從這些總體中隨機抽取 n 個抽樣呐矾,一共抽 m 次。 然后把這 m 組抽樣分別求出平均值懦砂。 這些平均值的分布接近正態(tài)分布蜒犯。
什么是大數(shù)定律
大數(shù)定律是指在隨機試驗中,每次出現(xiàn)的結(jié)果不同荞膘,但是大量重復(fù)試驗出現(xiàn)的結(jié)果的平均值卻幾乎總是接近于某個確定的值罚随。
其原因是,在大量的觀察試驗中羽资,個別的淘菩、偶然的因素影響而產(chǎn)生的差異將會相互抵消,從而使現(xiàn)象的必然規(guī)律性顯示出來屠升。例如潮改,觀察個別或少數(shù)家庭的嬰兒出生情況狭郑,發(fā)現(xiàn)有的生男,有的生女汇在,沒有一定的規(guī)律性翰萨,但是通過大量的觀察就會發(fā)現(xiàn),男嬰和女嬰占嬰兒總數(shù)的比重均會趨于50%糕殉。
概率論中討論隨機變量序列的算術(shù)平均值向隨機變量各數(shù)學(xué)期望的算術(shù)平均值收斂的定律
我們先舉個栗子??
現(xiàn)在我們要統(tǒng)計全國的人的體重缨历,看看我國平均體重是多少。當(dāng)然糙麦,我們把全國所有人的體重都調(diào)查一遍是不現(xiàn)實的辛孵。所以我們打算一共調(diào)查1000組,每組50個人赡磅。 然后魄缚,我們求出第一組的體重平均值、第二組的體重平均值焚廊,一直到最后一組的體重平均值冶匹。中心極限定理說:這些平均值是呈現(xiàn)正態(tài)分布的。并且咆瘟,隨著組數(shù)的增加嚼隘,效果會越好。 最后袒餐,當(dāng)我們再把1000組算出來的平均值加起來取個平均值飞蛹,這個平均值會接近全國平均體重。
其中要注意的幾點:
總體本身的分布不要求正態(tài)分布
上面的例子中灸眼,人的體重是正態(tài)分布的仁热。但如果我們的例子是擲一個骰子(平均分布)夏漱,最后每組的平均值也會組成一個正態(tài)分布滚停。(神奇L犯取)
樣本每組要足夠大,但也不需要太大
取樣本的時候匕积,一般認(rèn)為盈罐,每組大于等于30個,即可讓中心極限定理發(fā)揮作用闪唆。
話不多說盅粪,我們現(xiàn)在來一步步看到中心極限定理是如何起作用的。
用實際數(shù)據(jù)來展示中心極限定理
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此例子很有說服力苞氮。
大數(shù)定理 與中心極限定理區(qū)別
大數(shù)定律:揭示了大量隨機變量的平均結(jié)果湾揽,但沒有涉及到隨機變量的分布的問題。
中心極限定理:說明的是在一定條件下,大量獨立隨機變量的平均數(shù)是以正態(tài)分布為極限的库物。
大數(shù)定律研究的是在什么條件下霸旗,這組數(shù)據(jù)依概率收斂于他們的均值。
中心極限定理研究的是在什么條件下戚揭,這些樣本依分布收斂于正太分布诱告。(卯詩松的概率論與數(shù)理統(tǒng)計上說)
大數(shù)定律描述的是頻率穩(wěn)定性,就是我們所說的頻率穩(wěn)定在具體的一個數(shù)值民晒,即為概率精居;
中心極限定理描述的是分布穩(wěn)定性,指的是頻率有很多潜必,但是服從正態(tài)分布靴姿,XY軸中Y最高的那個正態(tài)分布數(shù)值即為概率。
大數(shù)定理是說樣本足夠大時磁滚,會接近期望佛吓,在樣本無窮大時平均值是期望。(一個值)
中心極限定理說的是樣本距離期望的漲跌偏差分布垂攘。(出現(xiàn)一種分布規(guī)律)
? ? ? ? ? ? ? ? 舉個簡單的例子维雇,一滴水從高空落下,經(jīng)過一個隨機分布的風(fēng)向后晒他,落在地上吱型。
? ? ? ? ? ? ? ? 大數(shù)定理指出,無論風(fēng)向分布規(guī)律是什么陨仅,所有點距離垂直落下的點的距離應(yīng)該等于一個值津滞,這個值就是期望
? ? ? ? ? ? ? ? 中心極限定理指出,無論風(fēng)向分布規(guī)律是什么掂名,每個樣本距離期望的位置的距離分布是符合正態(tài)分布的
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