正态分布简单介绍

article/2025/9/18 10:20:37

摘要
        若随机变量X服从一个数学期望为μ、标准方差为 σ 2 σ^2 σ2的高斯分布,记为:X∼N(μ, σ 2 σ^2 σ2)。

        其概率密度函数为:

f ( x ) = 1 σ 2 π e − ( x − μ ) 2 2 σ 2 , − ∞ < x < ∞ f(x) = {1 \over{σ \sqrt{2 \pi}}}e^{-{(x-μ)^2 \over 2σ^2}}, -\infty<x<\infty f(x)=σ2π 1e2σ2(xμ)2,<x<

        正态分布的期望值μ决定了其位置,其标准差σ决定了分布的幅度。因其曲线呈钟形,因此人们又常常称之为钟形曲线。我们通常所说的标准正态分布是μ = 0,σ = 1的正态分布。

        X的分布函数为:
F ( x ) = 1 σ 2 π ∫ − ∞ x e − ( t − μ ) 2 2 σ 2 d t , − ∞ < x < ∞ F(x) = {1 \over σ \sqrt{2 \pi}} \int_{- \infty}^xe^{- {(t-μ)^2 \over 2σ^2}}dt, -\infty<x<\infty F(x)=σ2π 1xe2σ2(tμ)2dt,<x<

        正态分布由他的两个参数唯一的决定,当μ与σ不同时就是不同的正态分布

什么是正态分布
        正态分布是一种概率分布。正态分布是具有两个参数μ和σ2的连续型随机变量的分布,第一参数μ是遵从正态分布的随机变量的均值,第二个参数 σ 2 σ^2 σ2是此随机变量的方差,所以正态分布记作N(μ, σ 2 σ^2 σ2)。遵从正态分布的随机变量的概率规律为取μ邻近的值的概率大 ,而取离μ越远的值的概率越小;σ越小,分布越集中在μ附近,σ越大,分布越分散。
        正态分布的密度函数的特点是:关于μ对称,在μ处达到最大值,在正(负)无穷远处取值为0,在 μ±σ 处有拐点。它的形状是中间高两边低 ,图像是一条位于x 轴上方的钟形曲线。当 μ=0,σ2 =1时,称为标准正态分布,记为N(0,1)。μ维随机向量具有类似的概率规律时,称此随机向量遵从多维正态分布。多元正态分布有很好的性质,例如,多元正态分布的边缘分布仍为正态分布,它经任何线性变换得到的随机向量仍为多维正态分布,特别它的线性组合为一元正态分布。

正态分布图形 正态分布图形

正态分布的主要特点

  1. 集中性:正态曲线的高峰位于正中央,即均数所在的位置。
  2. 对称性:正态曲线以均数为中心,左右对称,曲线两端永远不与横轴相交。
  3. 均匀变动性:正态曲线由均数所在处开始,分别向左右两侧逐渐均匀下降。
  4. 正态分布有两个参数,即均数μ和标准差σ,可记作N(μ,σ):均数μ决定正态曲线的中心位置;标准差σ决定正态曲线的陡峭或扁平程度。σ越小,曲线越陡峭;σ越大,曲线越扁平。
  5. u变换:为了便于描述和应用,常将正态变量作数据转换。

标准正态分布
        μ = 0,σ = 1的正态分布称为标准正态分布。其密度函数和分布函数常用 φ ( x ) , Φ ( x ) 表 示 \varphi(x),\Phi(x)表示 φ(x),Φ(x)
φ ( x ) = 1 2 π e − x 2 2 , − ∞ < x < ∞ Φ ( x ) = 1 2 π ∫ − ∞ x e − t 2 2 d t , − ∞ < x < ∞ \begin{array}{l} \varphi(x) = {1 \over{\sqrt{2 \pi}}}e^{-{x^2 \over 2}}, -\infty<x<\infty \\ \Phi(x) = {1 \over \sqrt{2 \pi}} \int_{- \infty}^xe^{- {t^2 \over 2}}dt, -\infty<x<\infty \end{array} φ(x)=2π 1e2x2,<x<Φ(x)=2π 1xe2t2dt,<x<

         标准正态分布的重要性在于,任何一个一般的正态分布都可以通过线性变换转化为标准正态分布.

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