拉普拉斯分布

article/2025/8/30 2:49:06

       如果随机变量的概率密度函数分布如下图所示,那么它就是拉普拉斯分布,记为x-Laplace(μ,λ),其中,μ 是位置参数,λ 是尺度参数。如果 μ = 0,那么,正半部分恰好是尺度为 1/λ(或者λ,看具体指数分布的尺度参数形式) 的指数分布的一半。

                                                             

1.定义

       设随机变量https://gss3.bdstatic.com/-Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/b7fd5266d0160924382ed732df0735fae6cd348b.jpg 具有密度函数

                                                                      https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/63d0f703918fa0ecd46e19242d9759ee3d6ddb6a.jpg

      其中https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/32fa828ba61ea8d3a2fc092d9c0a304e251f5838.jpg 为常数,且https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/a8014c086e061d95c64b4b1170f40ad162d9ca8e.jpg ,则称https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/96dda144ad345982ab2e9abb07f431adcbef8476.jpg 服从参数为https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/32fa828ba61ea8d3a2fc092d9c0a304e251f5838.jpg 的拉普拉斯分布。

     易见,https://gss3.bdstatic.com/-Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/c83d70cf3bc79f3d93c19a19b1a1cd11728b29f2.jpg ,且https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/30adcbef76094b36b05160c4a8cc7cd98c109dd3.jpg ,(令https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/8718367adab44aed9b01c4cdb81c8701a18bfb48.jpg ) =https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/960a304e251f95ca8c5bf79fc2177f3e67095268.jpg .

     可见https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/63d0f703918fa0ecd46e19242d9759ee3d6ddb6a.jpg 确定了一个密度函数,

     此外,

                                https://gss3.bdstatic.com/-Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/a8ec8a13632762d03c76c796abec08fa513dc64b.jpg

 .

                   https://gss3.bdstatic.com/-Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/4034970a304e251fc6e088d1ac86c9177f3e5387.jpg

        如下图给出了拉普拉斯分布的密度曲线(https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/c2fdfc039245d688b15cd98dafc27d1ed21b24b8.jpg )。

                                                                       

2.性质

                                       https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/21a4462309f790525048181707f3d7ca7bcbd540.jpg . (1)

          则称X服从参数为https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/b3119313b07eca80943c67ce9a2397dda14483da.jpg (位置参数)和https://gss2.bdstatic.com/-fo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/0b7b02087bf40ad1cc0999ca5c2c11dfa9ecce2e.jpg (尺度参数)的拉普拉斯(Laplace)分布,记作

                                                                                  https://gss2.bdstatic.com/9fo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/adaf2edda3cc7cd98ff16df03201213fb80e913e.jpg .

       (1)拉普拉斯分布的密度函数如式(1)关于https://gss2.bdstatic.com/9fo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/c2fdfc039245d688263b568eafc27d1ed21b24db.jpg 对称,且在该点达到极大值https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/42a98226cffc1e17afcc681b4190f603738de9ad.jpg ,即是它的众数。https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/d01373f082025aafb0bb9ae1f0edab64034f1a0a.jpg 越小曲线越陡,https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/d01373f082025aafb0bb9ae1f0edab64034f1a0a.jpg 越大曲线越平坦。它有两个拐点https://gss2.bdstatic.com/-fo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/962bd40735fae6cd7db84c4b04b30f2442a70f8f.jpg 。

      (2)设https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/c995d143ad4bd113634f501851afa40f4bfb051d.jpg ,则它的分布函数为https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/b151f8198618367af6039cf725738bd4b31ce516.jpg .

      (3)设https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/b3fb43166d224f4a7723913902f790529822d166.jpg ,则https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/48540923dd54564e53ad0613b8de9c82d0584fd4.jpg .

      (4)设https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/c995d143ad4bd113634f501851afa40f4bfb051d.jpg ,则它的r阶中心矩为https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/0df3d7ca7bcb0a46af0d65136063f6246b60afe9.jpg 当r为奇数是其值为0,为偶数时其值为https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/64380cd7912397dd24e2762e5282b2b7d0a28705.jpg 。

      (5)设https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/c995d143ad4bd113634f501851afa40f4bfb051d.jpg ,则https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/b3119313b07eca80e54bd0cd9a2397dda144834a.jpghttps://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/63d9f2d3572c11dfe84b5609682762d0f703c206.jpg.

      (6)设https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/c995d143ad4bd113634f501851afa40f4bfb051d.jpg,则它的矩母函数和特征函数为https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/96dda144ad34598237f50eb807f431adcbef8499.jpg,    https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/0ff41bd5ad6eddc4bc865ed132dbb6fd526633b3.jpg . 

3.应用

        在近代统计中,稳健性占有重要的地位,例如在古典回归分析中,用偏差平方和的大小作标准,来选择回归系数使它达到极小,这种回归不具有稳健性,然而,如改为用偏差的绝对值和作为标准,却具有稳健性.。于是研究随机变量绝对值的分布是很有意义的. 设https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/c995d143ad4bd113634f501851afa40f4bfb051d.jpg,可以证明https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/86d6277f9e2f0708e0935a2be224b899a901f203.jpg,其中https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/cb8065380cd791238e59e75fa6345982b2b7805b.jpg这是一个很有意思的结果。若X与Y独立同分布于https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/6a63f6246b600c337fc8ade3114c510fd9f9a16c.jpg,则https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/0eb30f2442a7d93350439758a64bd11373f00135.jpg,上述两个事实表明,若在回归分析中假定服从拉普拉斯分布,并用绝对偏差和作为标准,可以导出很多良好的性质。

      (1)拉普拉斯分布与正态分布有一定的联系。 设 X , Y , Z ,W 独立同分布于N(0,1),则

                                                          https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/3801213fb80e7bec796d71ca242eb9389b506b61.jpg

      (2)拉普拉斯分布和哥西分布之间有着非常有趣的联系。C (0,1) 的分布密度和特征函数分为

                                                               https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/0bd162d9f2d3572cc51fe1f78113632762d0c318.jpg

 而https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/78310a55b319ebc41eb20bb28926cffc1f1716d6.jpg的分布密度和特征函数分别是

                                                                   https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/2e2eb9389b504fc2fa0fce2eeedde71190ef6d4c.jpg

       我们看到,C(0,1)的分布密度与https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/78310a55b319ebc41eb20bb28926cffc1f1716d6.jpg的特征函数有相同的形式 (仅差一个常数) ,而C (0,1)的特征函数与https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/78310a55b319ebc41eb20bb28926cffc1f1716d6.jpg的分布密度也有相同的性质(仅差一个常数) 。

      设https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/0823dd54564e92589cdeffc59782d158ccbf4e36.jpg是总体https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/d439b6003af33a87ec5b7831cd5c10385343b5e2.jpg的样本,欲通过它们来估计https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/ac4bd11373f08202cd3fe91440fbfbedab641b6f.jpghttps://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/a50f4bfbfbedab649f2a35ebfc36afc379311e44.jpg,将https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/0823dd54564e92589cdeffc59782d158ccbf4e36.jpg重排得https://gss1.bdstatic.com/-vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/b7fd5266d01609242e0dd930df0735fae6cd34f4.jpg,若n为奇数,用https://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/6a63f6246b600c337719a5e3114c510fd9f9a1bd.jpg作为https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/ac4bd11373f08202cd3fe91440fbfbedab641b6f.jpg的估计;若n为偶数,则可用https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/79f0f736afc37931954afc02e0c4b74543a911fe.jpghttps://gss0.bdstatic.com/94o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/6a63f6246b600c337719a5e3114c510fd9f9a1bd.jpg之间的任何一个数来作为https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/ac4bd11373f08202cd3fe91440fbfbedab641b6f.jpg的估计,通常用https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/00e93901213fb80e5f171bfc3dd12f2eb83894d2.jpg

https://gss0.bdstatic.com/-4o3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/a50f4bfbfbedab649f2a35ebfc36afc379311e44.jpg的估计是:https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/f2deb48f8c5494eec9a56a3226f5e0fe99257e11.jpg

https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/ac4bd11373f08202cd3fe91440fbfbedab641b6f.jpg已知,则https://gss1.bdstatic.com/9vo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/f2deb48f8c5494eec9a56a3226f5e0fe99257e11.jpg

https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/ac4bd11373f08202cd3fe91440fbfbedab641b6f.jpg未知,则https://gss3.bdstatic.com/7Po3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/pic/item/14ce36d3d539b600c5cd6b9ce250352ac65cb79e.jpg

 


http://chatgpt.dhexx.cn/article/DWGQJwt6.shtml

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