第五单元 分布函数与函数的分布

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经济数学基础 10章 随机变量与数字特征

第五单元 分布函数与函数的分布

一、学习目标

通过本节课的学习,认识分布函数的概念,会求简单的分布函数.知道随机变量的函数仍是随机变量,因此知道该函数有分布.

二、内容讲解

1.分布函数

设X 是连续型随机变量,密度函数为f (x ),则事{X ≤x }的概率,即

≤x

t

t f x X P -d )(=

)(=∆

F x ()称为随机变量X 的分布函数.有

F '(x )=f (x )(在f (x )的连续点)

几何上看:

事件{X ≤x }的概率,等于由-∞至x ,密度f (x )与x 轴围成的面积. 2.随机变量函数的分布

设X 是随机变量,y =g (x )是一个函数,如果当随机变量X 取值x 时,随机变量Y 按y =g (x )取值,则称Y 为随机变量X 的函数,记作Y =g (X )

如果X 是离散型随机变量,其概率分布为P (X =x k )=p k (k =1,2,…), 则随机变量Y 的概率分布为P (Y =y k )=P (Y =g (x k ))=p k (k =1,2,…) 问题思考:连续型随机变量X 的分布函数为F (x )=⎰∞

-x x

x f d )(,其中密度函数f (x )

可以大于1,那么F (x )可以大于1吗?

经济数学基础10章随机变量与数字特征答案不可以.因为分布函数是事件{X≤x}的概率,概率显然只能是大于或等于0,小于或等1的数值.

三、例题讲解

例1:求二点分布的分布函数.

解:二点分布的概率分布为

分布函数F(x)=P(X≤x)=∑

=

x

x

k

k

x

X

P)

(

当x<0时,事件{X=0}不包含在事件{X≤x}内.

F(x)=P(X≤x)=0

当0≤x<1时,事件{X≤x}={-∞

F(x)=P(X≤x)=P(-∞

=0+1-p+0=1-p

当x≥1时,有F(x)=P(X≤x)

=P(-∞

=0+1-p+0+p=1

于是二点分布的分布函数为F(x)=⎪

<

-

<

1 1

1

1

0 0

x

x

p

x

二点分布的分布函数F(x)图形如下:

经济数学基础 10章 随机变量与数字特征

可见,二点分布的分布函数是一个右连续的曲线.任何离散型随机变量的分布函数都是右连续的分段函数.

例2:求均匀分布的分布函数.

解:均匀分布的密度函数为f (x )=⎪⎩

⎨⎧<<-其他

1b x a a b

分布函数F (x )=P (X ≤x ).

当x

d 0d )(==

-∞

-x

x x x x f

当a ≤x

,事件{X ≤x }={-∞

F (x )=P (X ≤x )=P (-∞

⎰+

-x a

a

x

x f x x f )d (d )(

a b a

x x a b x x

a a

--=-+

-d 1d 0

当x ≥b 时,F (x )=P (X ≤x )=P (-∞

⎰+-+

-x

b

b

a a

x

x a

b x d 0d 1

d 0=1

经济数学基础10章随机变量与数字特征

F(x)=⎪

<

-

-

<

b

x

b

x

a

a

b

a

x

a

x

1

,F(x)的图形如下:

所有连续型随机变量的分布函数都是一个连续曲线.

例3:已知随机变量X的概率分布

求Y=2X+1的概率分布.

分析:按照随机变量函数的定义,已知X的概率分布P(X=x k)=p k.那么Y的取值正是y k=g(x k),而P(Y=y k)与P(X=x k)是相同的.

解:已知随机变量X的概率分布,求随机变量函数Y的概率分布.按所给公式,y=2x+1,于是P(Y=y k)=P(Y=g(x k))=P(Y=2x k+1)=p k

因为

当x=0,2,5时,y=2x+1=1,5,11,于是得到Y的概率分布为

(已知函数为y=g(x)=2x+1,故Y的取值就是X的取值的两倍加1,

即Y=1,5,11.概率值与X的取值概率一样.)

四、课堂练习