概率密度函数

Probability Density Function PDF

F(x)=∫−∞xf(t)dt

性质:

  1. f(x)≥0
  2. 归一性
∫−∞+∞f(x)dx=1

一般使用此来计算概率密度中的未知参数

  1. 计算在某个区间上的概率
P{x1<X≤x2}=F(x2)−F(x1)=∫x1x2f(x)dx
  1. 已知分布函数求概率密度
    f(x) 在 x 处连续,则 F′(x)=f(x)

例题

已知随机变量 X 的概率密度为 f(x)=Aex+e−x(−∞<x<+∞)
求概率 P{0<X<12ln⁡3}

∫−∞+∞f(x)dx=∫−∞+∞Ae2x+1dex=Aarctan⁡ex∣−∞+∞=A⋅π2=1A=2πf(x)=2π1ex+e−xF(x)=2πarctan⁡ex−0P{0<X<12ln⁡3}=F(12ln⁡3)−F(0)=2π(π3−π4)=16

AI 结构化补充(2026-05-02)

Probability Density Function PDF

F(x)=∫−∞xf(t)dt

性质:

  1. f(x)≥0
  2. 归一性
∫−∞+∞f(x)dx=1

一般使用此来计算概率密度中的未知参数

  1. 计算在某个区间上的概率
P{x1<X≤x2}=F(x2)−F(x1)=∫x1x2f(x)dx
  1. 已知分布函数求概率密度
    f(x) 在 x 处连续,则 F′(x)=f(x)

例题

已知随机变量 X 的概率密度为 f(x)=Aex+e−x(−∞<x<+∞)
求概率 P{0<X<12ln⁡3}

∫−∞+∞f(x)dx=∫−∞+∞Ae2x+1dex=Aarctan⁡ex∣−∞+∞=A⋅π2=1A=2πf(x)=2π1ex+e−xF(x)=2πarctan⁡ex−0P{0<X<12ln⁡3}=F(12ln⁡3)−F(0)=2π(π3−π4)=16

连续分布中的点与区间

概率密度函数 p(x) 描述的是单位长度上的概率强度,而不是单点概率。对连续随机变量 X,任意单点都没有面积:

P(X=c)=∫ccp(x)dx=0.

因此连续分布中真正要计算的是区间概率:

P(a≤X≤b)=∫abp(x)dx=F(b)−F(a),

其中 F(x)=∫−∞xp(t)dt 是分布函数。端点写成 <、≤ 通常不改变连续分布的结果,因为端点本身的概率为 0。

均匀密度例子

若 X 在 [17,20] 上均匀分布,则

p(x)={13,17<x<20,0,otherwise,F(x)=x−173(17≤x≤20).

例如

P(17.5≤X≤18.5)=∫17.518.513dx=13.

区间中点 m=18.5 是均值,并且

F(m)=F(18.5)=12,σ2=(20−17)212=34.

更一般地,若 X 在 [0,a] 上均匀分布,则

p(x)=1a,F(x)=xa,m=a2,σ2=a212.

使用边界