连续型随机变量
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连续型随机变量连续型随机变量是统计学中的一个重要概念,它指的是取值可以是一段连续的数值区间的随机变量。
与离散型随机变量不同,连续型随机变量可以取无限个可能的取值,这对于处理实际问题中的测量数据非常有用。
一个典型的连续型随机变量可以是某个人的身高,身高可以是从0厘米到无穷大的任意一个数值。
这个身高的分布可以用一个概率密度函数来描述,例如正态分布。
这意味着大多数人的身高会集中在某一个区间,而在极端的身高上有较少的人。
连续型随机变量的概率密度函数有一些特殊的性质。
首先,概率密度函数必须非负且总体积为1,因为随机变量必然会取一个值。
其次,概率密度函数在某一个取值上的积分可以表示该随机变量小于或等于该值的概率。
以在一个公共汽车站等待下一辆公共汽车的时间为例。
假设公共汽车的到达时间是一个连续型随机变量。
这个随机变量可以取任意的非负数值,而且可能的取值范围是无限的。
如果我们对这个随机变量进行建模,可以使用指数分布来描述公共汽车的到达时间。
指数分布的概率密度函数非常有用,因为它可以很好地反映出公共汽车到达的随机性。
概率密度函数在某个时间点上的值表示了在这个时间点下等待公共汽车的概率。
通过计算概率密度函数在一个区间上的积分,我们可以得到在这个区间内等待公共汽车的概率。
连续型随机变量在统计学中有很多应用。
它们可以用于模拟实际问题中的随机变量,如股票价格、交通流量和天气变化等。
通过对连续型随机变量进行建模和分析,我们可以更好地理解随机现象,并做出相应的预测和决策。
总之,连续型随机变量是一种重要的概念,它可以描述取值在一段连续区间上的随机变量。
概率密度函数是描述连续型随机变量的常用工具,它可以帮助我们分析随机现象并做出相应的推断和决策。
通过数学建模和统计分析,我们可以更好地理解和应用连续型随机变量。
连续型随机变量是统计学中的一个重要概念,它指的是取值可以是一段连续的数值区间的随机变量。
与离散型随机变量不同,连续型随机变量可以取无限个可能的取值,这对于处理实际问题中的测量数据非常有用。
连续型随机变量1.连续型随机变量【知识点的知识】1、相关概念;(1)随机变量:如果随机试验的结果可以用一个变量来表示,那么这样的变量叫做随机变量随机变量常用希腊字母ξ、η等表示.(2)离散型随机变量:对于随机变量可能取的值,可以按一定次序一一列出,这样的随机变量叫做离散型随机变量.若ξ是随机变量,η=aξ+b,其中a、b是常数,则η也是随机变量.(3)连续型随机变量:对于随机变量可能取的值,可以取某一区间内的一切值,这样的变量就叫做连续型随机变量(4)离散型随机变量与连续型随机变量的区别与联系:离散型随机变量与连续型随机变量都是用变量表示随机试验的结果;但是离散型随机变量的结果可以按一定次序一一列出,而连续性随机变量的结果不可以一一列出.2、连续型随机变量的概率密度1、定义:对于随机变量X,若存在非负可积函数f(x),(﹣∞<x<∞),使得对任意实数a和b,(a<b)都有f(x)dx,P{a<X≤b}=∫ba则称X为连续型变量.f(x)为X的概率密度函数,简称概率密度.2、概率密度的性质(1)f(x)>0f(x)dx=P{﹣∞<X<∞}=1(2)∫+∞−∞说明:判断一个函数是否能成为某个随机变量的密度函数,以这两条性质为标准进行验证.3、概率密度的几何意义f(x)dx的几何意义可知:X在[a,b]内取值的概率P{a<X≤b}即为介于直线x=a和直线x=b之间,由定积分∫ba并且在x轴的上方,密度曲线的下方所围成的曲边梯形的面积.又由于P {x <X ≤x+△x }═∫ x+△x x f (x )dx =f (ξ)△x ,(积分中值定理)如果将连续型X 在(x ,x+△x )内的取值对应于离散型X 在X =ξ处的取值,则有P {X =ξ}=f (ξ)dx ,可见f (ξ)dx 相当于离散型X 的分布律中的p k【典型例题分析】典例:已知随机变量ξ的概率密度函数为 f(x)={2x,0≤x ≤10,x <0或x >1,则P(14<ξ<12)=( ) A .14 B .17 C .19 D .316解:由随机变量ξ的概率密度函数的意义知:P(14<ξ<12)=∫ 1214(2x )dx =(x 2)|1412=14−116=316 故选 D【解题方法点拨】(1)对于连续型随机变量X 来说,它取某一指定的实数值x 0的概率为零,即P {x =x 0}=0.据此,对连续型随机变量X ,有P {a <X ≤b }=P {a ≤X ≤b }=P {a <X <b }=P {a ≤X <b }即在计算X 落在某区间里的概率时,可以不考虑区间是开的、闭的或半开半闭的情况.这里,事件{X =x 0}并非不可能事件,它是会发生的,也就是说零概率事件也是有可能发生的.(2)不可能事件的概率为零,但概率为零的事件不一定是不可能事件.同理,必然事件的概率为1,但概率为1的事件不一定是必然事件.。
概率论连续型随机变量概率论是数学的一个分支,研究随机现象的数学模型和计算方法。
其中,连续型随机变量是概率论中重要的概念之一。
本文将介绍连续型随机变量的基本概念、特征以及相关的概率分布。
一、连续型随机变量的概念在概率论中,随机变量是指对随机现象结果的数值化描述。
连续型随机变量是指取值在某个区间内的随机变量。
与之相对的是离散型随机变量,其取值是有限个或可数个的。
连续型随机变量与离散型随机变量的主要区别在于其取值的特点。
连续型随机变量的取值可以是任意的实数,在某个区间内可以取无穷多个不同的值。
二、连续型随机变量的特征连续型随机变量的特征可以通过其概率密度函数(Probability Density Function,简称PDF)来描述。
PDF是描述连续型随机变量概率分布的函数,可以用来计算随机变量落在某个区间内的概率。
连续型随机变量的概率密度函数具有以下两个性质:1. 非负性:对于任意的实数x,概率密度函数f(x)大于等于0。
2. 归一性:连续型随机变量的概率密度函数在整个取值范围上的积分等于1。
三、连续型随机变量的概率分布连续型随机变量的概率分布可以通过其概率密度函数来确定。
常见的连续型随机变量概率分布包括均匀分布、正态分布、指数分布等。
1. 均匀分布:均匀分布是最简单的连续型随机变量概率分布之一。
在均匀分布中,随机变量在某个区间内的取值是等可能的。
均匀分布的概率密度函数是一个常数,表示在某个区间内的概率是相等的。
2. 正态分布:正态分布是最重要的连续型随机变量概率分布之一。
许多自然现象和实际问题都服从正态分布。
正态分布的概率密度函数呈钟形曲线,具有对称性。
其均值和标准差决定了曲线的位置和形状。
3. 指数分布:指数分布是描述随机事件发生时间间隔的连续型随机变量概率分布。
指数分布的概率密度函数是一个指数函数,表示事件发生的概率随时间的推移而逐渐减小。
四、连续型随机变量的期望和方差连续型随机变量的期望和方差是衡量随机变量分布的重要指标。
连续型随机变量随机变量是概率论与数理统计中的重要概念,在实际问题中有着广泛的应用。
其中,连续型随机变量是一类特殊的随机变量,其取值可以在某个区间内连续变化,而不是离散的。
1. 连续型随机变量的定义连续型随机变量是指在某一区间内取值的随机变量。
与离散型随机变量不同,连续型随机变量可以取区间内的任意一个值。
例如,一个人的身高可以被视为一个连续型随机变量,在一定范围内可以取到任意一个具体的数值。
2. 连续型随机变量的概率密度函数连续型随机变量的概率分布可以通过概率密度函数来描述。
概率密度函数表示的是随机变量在某个取值处的概率密度,而不是具体的概率。
对于连续型随机变量X,其概率密度函数可以用f(x)来表示。
3. 连续型随机变量的累积分布函数连续型随机变量的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)表示的是随机变量X小于等于某个值的概率。
对于连续型随机变量X,其累积分布函数可以用F(x)来表示。
4. 连续型随机变量的特征连续型随机变量与离散型随机变量相比,具有一些独特的特征。
首先,连续型随机变量的概率密度函数在整个定义域上积分等于1,即∫f(x)dx=1。
其次,连续型随机变量的概率函数为0,即P(X=x)=0。
此外,连续型随机变量的期望值和方差可以通过积分计算得到。
5. 连续型随机变量的常见分布在实际问题中,有许多常见的连续型随机变量分布可供选择。
其中一些常见的连续型随机变量分布包括正态分布、均匀分布、指数分布等。
每种分布都有其特定的特征与应用场景。
6. 连续型随机变量的应用由于连续型随机变量的灵活性和广泛性,它在实际问题中有着广泛的应用。
例如,在金融领域中,股票价格的变动、汇率的波动等都可以视为连续型随机变量。
在工程领域中,一些物理量如温度、流量等也可以看作是连续型随机变量。
总结:连续型随机变量是一类取值在某个区间内连续变化的随机变量。
它的概率分布可以通过概率密度函数来描述,并通过累积分布函数计算其概率。
§3 连续型随机变量除了离散型随机变量之外,还有非离散型的随机变量,这些随机变量的取值已不再是有限个或可列个。
在这类非离散型随机变量中,有一类常见而重要的类型,即所谓连续型随机变量。
粗略地说,连续型随机变量可以在某特定区间内任何一点取值。
例如某种树的高度;测量的误差;计算机的使用寿命等等都是连续型随机变量。
对于连续型随机变量,不能一一列出它可能取值,因此不能像对离散型随机变量那样用它取各个可能值的概率来描述它的概率分布,而是要考虑该随机变量在某个区间上取值的概率,我们是用概率密度函数来研究连续型随机变量的。
一. 概率密度和连续型随机变量定义: 对于随机变量X ,如果存在非负可积函数()()f x x -∞<<+∞,使得对于任意实数, ,()a b a b <都有{}()baP a X b f x dx <<=⎰,则称X 为连续型随机变量;称()f x 为X 的概率密度函数,简称概率密度或密度. 由定义可知,分布密度()f x 具有如下基本性质: (1).()0()f x x ≥-∞<<+∞;(2).()()1f x dx P X +∞-∞=-∞<<+∞=⎰.这两条性质的几何意义是:概率分布密度曲线不在x 轴下方,且该曲线与x 轴所围的图形面积为1。
性质(1)、(2)可以作为判定一个函数是否可以作为一个连续型随机变量的分布密度的条件。
对于连续型随机变量X 可以证明,它在某一点a 处取值的概率为零,即对于任意实数a ,有()0P X a ==.即研究X 在某一点处取值的概率是没有什么实际意义的。
从而可知,研究X 在某区间上取值的概率时,该区间含不含端点,不影响概率值。
即 (3).对于任意实数, ,()a b a b <都有{}{}{}{}()b aP a X b P a X b P a X b P a X b f x dx<<=≤<=<≤=≤≤=⎰【例1】设X 是连续型随机变量,已知X 的概率密度为其中λ为正常数. 试 确定常数A .解: 由概率密度函数性质,知二.几个常用的一维连续型随机变量:1. 均匀分布:如果连续型随机变量X 的概率密度为记作[,]X U a b :.因此上述定义中的概率密度可以改为其中λ为一常数,利用概率密度的性质,易得 1b aλ=-2. 指数分布:则称X 服从指数分布(参数为λ),记为()X E λ:若X 服从参数为λ的指数分布,则对任意0a b ≤<, 有如灯泡、电子元件的寿命,电话的通话时间等都被认为是 服从指数分布的。
连续型随机变量随机变量是概率论与数理统计中的重要概念之一。
它是一个定义在样本空间上的实值函数,用来描述随机实验中可能出现的不同结果的数值。
其中,连续型随机变量是指可能的取值在某个区间内连续变化的随机变量。
在本文中,我们将探讨连续型随机变量的定义、特征以及相关的概率密度函数和累积分布函数等内容。
一、连续型随机变量的定义连续型随机变量可以取无限个不可数值,其取值区间可以是整个实数轴上的一个区段。
具体来说,对于一个连续型随机变量X,如果它的取值区间是[a, b],其中a、b为实数且a<b,而且对于任意的实数c<d,都有P(c≤X≤d)>0,那么我们称X是一个连续型随机变量。
二、连续型随机变量的特征连续型随机变量有一些独特的特征,包括:1. 取值是实数轴上的一个区段,可以是有限区间、无限区间或整个实数轴。
2. 概率密度函数(PDF)是描述连续型随机变量概率分布的函数,用于描述在某个取值上的概率密度,即单位取值区间内的概率。
3. 累积分布函数(CDF)是概率密度函数的积分,表示随机变量小于或等于某个特定取值的概率。
三、连续型随机变量的概率密度函数和累积分布函数连续型随机变量的概率密度函数f(x)和累积分布函数F(x)是非常重要的概率统计工具。
以下是它们的定义和性质:1. 概率密度函数(PDF)对于连续型随机变量X,如果存在非负可积函数f(x),使得对于X 的任意区间[a, b],概率P(a≤X≤b)等于a到b上的概率密度函数f(x)的积分,则称f(x)为X的概率密度函数。
概率密度函数具有以下性质:(1)非负性:f(x)≥0。
(2)归一性:∫f(x)dx = 1。
2. 累积分布函数(CDF)对于连续型随机变量X,其累积分布函数F(x)定义为X≤x的概率,即F(x)=P(X≤x)。
累积分布函数具有以下性质:(1)非减性:F(x)在整个实数轴上单调非减。
(2)右连续性:F(x)是一个右连续函数。
连续型随机变量和离散型随机变量连续型随机变量和离散型随机变量概率论中,随机变量是指可取不同数值的变量,并且取某个数值的可能性是有一定概率的。
根据其取值的特点,随机变量分为连续型随机变量和离散型随机变量。
本文将分别介绍这两种不同类型的随机变量。
1. 连续型随机变量连续型随机变量的定义是指可以取到实数中的任意一个值的随机变量。
这类变量在数轴上形成一个区间,概率密度函数表示的是落在该区间内的随机事件发生的概率密度。
在概率密度函数曲线下的区间面积就是该区间的概率。
常见的连续型随机变量有正态分布、指数分布和均匀分布等。
2. 离散型随机变量离散型随机变量的定义是指取某些离散值的随机变量。
通俗点说,就是只取某些个别值的随机变量。
比如说,我们抛一枚硬币,结果只有正面和反面两种情况,而且概率分别是0.5。
这就是一个离散型随机变量,枚举所有可能的结果之后,就可以得到所有可能结果的概率。
不同于连续型随机变量,离散型随机变量的取值只能以整数来确定。
概率函数常常用于表示离散型随机变量的分布。
在概率函数中,根据某些随机变量的离散取值,统计出每种取值的概率。
离散型随机变量的经典例子有二项分布、泊松分布和几何分布等。
总而言之,对于连续型随机变量和离散型随机变量来说,它们在数值取值和表示形式上都有很大的区别。
连续型随机变量可以取到实数中的任意一个值,并且以概率密度函数表示;而离散型随机变量只能取到整数等几个离散值,并且以概率函数表示。
广泛应用于生物学、经济学、工程学等多个领域中,对于概率论的掌握是非常重要的。
§3 连续型随机变量
除了离散型随机变量之外,还有非离散型的随机变量,这些随机变量的取值已不再是有限个或可列个。
在这类非离散型随机变量中,有一类常见而重要的类型,即所谓连续型随机变量。
粗略地说,连续型随机变量可以在某特定区间内任何一点取值。
例如某种树的高度;测量的误差;计算机的使用寿命等等都是连续型随机变量。
对于连续型随机变量,不能一一列出它可能取值,因此不能像对离散型随机变量那样用它取各个可能值的概率来描述它的概率分布,而是要考虑该随机变量在某个区间上取值的概率,我们是用概率密度函数来研究连续型随机变量的。
一. 概率密度和连续型随机变量定义: 对于随机变量X ,如果存在非负可积函数
()()f x x -∞<<+∞,使得对于任意实数, ,()a b a b <都有
{}()b
a
P a X b f x dx <<=
⎰
,
则称X 为连续型随机变量;称()f x 为X 的概率密度函数,简称概率密度或密度. 由定义可知,分布密度()f x 具有如下基本性质: (1).()0()f x x ≥-∞<<+∞;
(2).
()()1f x dx P X +∞
-∞
=-∞<<+∞=⎰
.
这两条性质的几何意义是:概率分布密度曲线不在x 轴下方,且该曲线与x 轴所围的图形面积为1。
性质(1)、(2)可以作为判定一个函数是否可以作为一个连续型随机变量的分布密度的条件。
对于连续型随机变量X 可以证明,它在某一点a 处取值的概率为零,即
对于任意实数a ,有()0P X a ==.
即研究X 在某一点处取值的概率是没有什么实际意义的。
从而可知,研究X 在某区间上取值的概率时,该区间含不含端点,不影响概率值。
即 (3).对于任意实数, ,()a b a b <都有
{}{}{}{}()b a
P a X b P a X b P a X b P a X b f x dx
<<=≤<=<≤=≤≤=⎰
【例1】
设X 是连续型随机变量,已知X 的概率密度为
其中λ为正常数. 试 确定常数A .
解:由概率密度函数性质,知
二.几个常用的一维连续型随机变量:
1. 均匀分布:如果连续型随机变量X的概率密度为
记作[,]
X U a b.
因此上述定义中的概率密度可以改为
其中λ为一常数,利用概率密度的性质,易得
1
b a λ=
-
2.指数分布:
则称X服从指数分布(参数为λ),记为()
X Eλ
若X 服从参数为λ的指数分布,则对任意
0a b ≤<, 有
如灯泡、电子元件的寿命,电话的通话时间等都被认为是 服从指数分布的。
3. 正态分布:
(1) 定义:如果连续型随机变量X 的概率密度为
可以证明:
=1
(2) 标准正态分布:当参数μ=0 而2
1σ= 时,即(0,1)X
N ,
称X 服从标准正态分布,记 标准正态分布的概率密度为()x φ,则
212
()2x x e
φπ
-
=
正态分布是概率统计中最重要的一种分布。
一方面,正态分布是实践中最常见的一种分布,例如测量的误差,人的身高、体重,农作物的收获量,大批学生的考试成绩等等,都近似服从正态分布。
一般说来,若某一数量指标受到很多相互独立的随机因素的影响,而每个因素所起的作用都很微小,则这个数量指标近似服从正态分布。
另一方面,正态分布具有许多良好的性质,许多分布在一定条件下可以用正态分布来近似,因此在概率数理统计的理论和实际应用中,正态分布都有着十分重要的地位。
(3) 性质:
(a) 在直角坐标系内()f x 的图形呈钟形;
(b) 在x μ=处得最大值
(c) 关于直线x μ=对称;在x μσ=±处有拐点;
(d) 如果σ固定,改变μ的值,则()f x 的图形沿x 轴平行移动,而不改变其形状,
可见()f x 形状完全由σ决定,而位置完全由μ来决定.当x →±∞时,曲线以x 轴为渐近线; 当σ大时,曲线平缓, 当σ小时,曲线陡峭.
(4)标准正态分布(0,1)N 的随机变量X 落在区间(,)a b 中的概率:
标准正态分布密度212
()2x x e
φπ
-
=
,记 ()()x
x t dt φ-∞
Φ=
⎰
,当0x ≥,
其函数值可查本书的附表1,
2
12
()2t b
a
P a X b e
dt
π
-
<<=
⎰
2
2
112
2
22t t b
a
e
dt e
dt π
π
-
-
-∞
-∞
=
-
⎰⎰()()b a =Φ-Φ,
其中
(ⅰ)1
(0)(0)2
P X Φ=≤=
; ()1;Φ+∞= ()0Φ-∞=. (ⅱ),0a b >:可直接查本书的附表1,得
◆()()()P a X b b a <<=Φ-Φ
(ⅲ)0a >: ◆()()P X a a ≤=Φ;
◆()()()1()1()a
a
a P X a t dt t dt a ϕφ--∞
-∞
Φ-=<-=
=-=-Φ⎰
⎰;
◆()1()1()P X a P X a a >=-≤=-Φ
◆()()()()(1())P a X b b a b a -<≤=Φ-Φ-=Φ--Φ
()()1b a =Φ+Φ-;
◆()()2()1P X a P a X a a ≤=-≤≤=Φ-. 【例2】设(0,1)X
N ,则
(12)(2)(1)0.97730.84130.1360P X <<=Φ-Φ=-=
(1)(11)2(1)120.841310.6826P X P X <=-<<=Φ-=⨯-=
( 1.96)1(1.96)10.9750.025P X ≤-=-Φ=-=
(12)(2)(1)10.97730.841310.8190P X -<≤=Φ+Φ-=+-=
(5)一般正态分布2
(,)N μσ的随机变量X 落在区间(,)a b 中的概率:
只要搞清楚一般正态分布与标准正态分布的关系,即可利用标准正态分布求得一般正态分布2
(,)N μσ的随机变量X 落在区间(,)a b 中的概率.具体地,
设 2(,)X
N μσ,则
2
2
1()2()x b
a
P a X b dx μσ
-
-<<=
⎰
令 ,x t μ
σ
-=
则有
212
()(
)(
)b t a b a P a X b dt μ
σ
μσ
μ
μ
σ
σ
-----<<=
=Φ-Φ⎰
,
转化为标准正态分布,查本书的附表1,就可得这概率.
特别地,
()(1)(1)2(1)10.6826P X μσμσ-<<+=Φ-Φ-=Φ-=; (22)(2)(2)2(2)10.954P X μσμσ-<<+=Φ-Φ-=Φ-=;
(33)(3)(3)2(3)10.9974P X μσμσ-<<+=Φ-Φ-=Φ-=, 由上面三式可见,服从正态分布2
(,)N μσ的随机变量X 之值基本上落在 区间[2,2]μσμσ-+内, 而几乎不在区间[3,3]μσμσ-+外取值. 【例3】2(2,0.3)X N , 求( 2.4)P X >
解: 2,
0.3,μσ==
2.42
( 2.4)1( 2.4)1(
)1(1.33)0.09180.3
P X P X ->=-≤=-Φ=-Φ= 三.例题:
【例4】 对以下各题随机变量所对应的概率分布,试确定常数a.
【例5】
【例6】设随机变量X的概率密度为
【例设连续型随机变量X的分布面数为
【例7】则
,
四.习题:
P.68―――1,2,4,5,15。