随机变量的定义
设 Ω 为样本空间。随机变量 X 是 Ω→R 的映射,满足对任意实数 x,{ω∣X(ω)≤x} 是事件。
分布函数(CDF)
随机变量 X 的分布函数(Cumulative Distribution Function)为:
F(x)=P(X≤x),x∈R
基本性质
| 性质 | 含义 |
|---|
| 单调不减 | x1<x2⇒F(x1)≤F(x2) |
| 有界性 | 0≤F(x)≤1,limx→−∞F(x)=0,limx→+∞F(x)=1 |
| 右连续性 | limx→a+F(x)=F(a)(左极限存在但不一定等于 F(a)) |
分布函数完全刻画了随机变量的概率性质。由分布函数可计算任意区间的概率:
P(a<X≤b)=F(b)−F(a)
离散型随机变量
X 只取有限个或可列个值 x1,x2,…,称 X 为离散型随机变量。
分布列(PMF)
pk=P(X=xk),k=1,2,…
满足:pk≥0,且 ∑kpk=1。
分布函数:F(x)=∑xk≤xpk(阶梯函数,在 xk 处有跳跃 pk)。
连续型随机变量
若存在非负可积函数 f(x)≥0,使对任意 x:
F(x)=∫−∞xf(t)dt
则称 X 为连续型随机变量,f(x) 为其概率密度函数(PDF)。
密度的性质
- f(x)≥0
- ∫−∞+∞f(x)dx=1
- P(a<X≤b)=∫abf(x)dx
- 在 f 的连续点,F′(x)=f(x)
- P(X=a)=0(连续型随机变量取单点值的概率恒为零)
分布函数求概率
| 区间 | 用分布函数 | 用密度函数 |
|---|
| a<X≤b | F(b)−F(a) | ∫abf(x)dx |
| X>a | 1−F(a) | ∫a∞f(x)dx |
| X=a | F(a)−F(a−) | 0(连续型) |