一様分布の平均,分散,特性関数など
一様分布について紹介します。
一様分布とは「どの値になる確率も同じである」ような分布のことです。
一様分布の意味
一様分布の意味
-
一様分布とは「どの値になる確率も同じである」ような分布です。
-
「完全にランダムな分布」とも言えます。
-
確率変数のとりうる値が連続的な場合は連続型一様分布,とびとびの場合は離散型一様分布と言うこともあります。以下では,連続型一様分布を考えます。
確率密度関数
とりうる値が である状況を考えましょう。
全確率は1なので,確率密度関数の下側の面積は です。 →確率密度関数の意味と具体例
よって,確率密度関数は以下のようになります。
区間 上の一様分布の確率密度関数は
値が特定の区間に入る確率はその区間の幅に比例します。
以上 以下の実数をランダムで発生させるとき,その値は区間 上の一様分布に従う。乱数値が 以上 以下となる確率は である。
他にも例としてはビュフォンの針の問題と確率の導出があります。
このように,乱数を扱う場面で一様分布が必要になります。
一様分布の平均(期待値)と分散
一様分布の平均(期待値)と分散
区間 上の一様分布の平均(期待値)は ,分散は
平均は区間の中央になり,妥当ですが,分散に が登場するのはおもしろいです。
分散の導出には, という公式を使います。分散の意味と2通りの求め方・計算例
平均は,
分散は,
一様分布のモーメント母関数
一様分布のモーメント母関数
次はモーメント母関数です。定義に従って計算するのみです。
区間 上の一様分布のモーメント母関数は
モーメント母関数の定義より,
注意: の場合,モーメント母関数の値は ですが,上式の の極限と考えれば一致します。以下の特性関数についても同様です。。
一様分布の特性関数
一様分布の特性関数
次は特性関数。モーメント母関数とほとんど同じですがこちらはsinc関数が登場します。
区間 上の一様分布の特性関数は, ただし,
注:sinc関数については→sinx/xについて覚えておくべき2つのことをどうぞ。
矩形関数のFourier変換はsinc関数!