概率论:高斯分布、中心极限定理、伯努利分布、二项分布

Posted by Lucius on January 7, 2021

一、高斯分布

1.1 一元高斯分布

  • $x\in \mathbb{R}$

  • $p(x)=\displaystyle\frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma}exp[-\displaystyle\frac{1}{2}(\displaystyle\frac{x-\mu}{\sigma})^2]$

1.2 多元高斯分布

  • $x\in \mathbb{R}^n$

  • $p(x)=\displaystyle\frac{1}{(2\pi)^{d/2}|\Sigma|^{1/2}}exp[-\displaystyle\frac{1}{2}(x-\mu)^T\Sigma^{-1}(x-\mu)]$

  • $\mu:$ Mean vector

  • $\Sigma:$ Covariance matrix

  • $\sqrt{(x-\mu)^T\Sigma^{-1}(x-\mu)}:$ Mahalanobis distance

1.3 性质

  • 仿射变换

  • 向量子集的边缘分布

  • 条件概率分布

  • 高斯联合分布中的变量 $x_i$ 与 $x_j$ 若不相关,则独立。

二、中心极限定理

  • $X=(X_1,X_2,…,X_n)$ 中各变量独立同分布

  • $Z=f(X)=\displaystyle\frac{1}{n}\sum\limits_{i=1}^nX_i$

  • 当 $n\rightarrow\infty$,则 $p(Z)\rightarrow(E[X_i],VAR[X_i]/n)$ 的高斯分布

三、伯努利分布

概率质量函数:

$$ p(x)=\left\{\begin{aligned}& p && \text{if } x = 1 \\& 1-p && \text{if } x = 0\end{aligned}\right.\ \ \ \ \ \ \ $$

期望推导:

$$ E[X]=p+0(1-p)=p $$

方差推导:

$$ D[X]=E[X^2]-E[X]^2=(1^2p+0^2(1-p))-p^2=p(1-p) $$

四、二项分布