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均勻分布

大二 · 機率統計

觀念

連續均勻分布 (uniform distribution) U(a,b)U(a,b) 的密度函數在 [a,b][a,b] 上是常數 1b−a\frac{1}{b-a},任何子區間的機率只跟長度成比例:P(c<X<d)=d−cb−aP(c<X<d) = \frac{d-c}{b-a}。連續型的單點機率永遠是 0,所以 << 與 ≤\le 沒差。

E[X]=a+b2E[X] = \frac{a+b}{2}(中點),Var(X)=(b−a)212\text{Var}(X) = \frac{(b-a)^2}{12}——那個 12 來自 ∫x2\int x^2 的計算,是常考的陷阱數字。

算例:U(0,10)U(0,10),P(2<X<5)=0.3P(2<X<5) = 0.3;P(X>7∣X>4)=36=12P(X>7\mid X>4) = \frac{3}{6} = \frac{1}{2}(條件機率把區間縮到 (4,10)(4,10))。

均勻分布是「完全無知」的模型,也是所有隨機模擬的起點:電腦先產生 U(0,1)U(0,1) 亂數,再用反函數法轉成任何想要的分布(蒙地卡羅方法)。

例題

?xf(x)1/(b−a)1234567O

X∼Uniform(1,7)X\sim\text{Uniform}(1, 7)(連續均勻分布),求 P(3<X<4)P(3 < X < 4)(填最簡分數)。

看解法與答案

密度函數在 [1,7][1,7] 上是常數 17−1=16\dfrac{1}{7 - 1} = \dfrac{1}{6},機率 = 面積 = 底 × 高。

底是區間長度 4−3=14 - 3 = 1,所以 P=1×16=16P = 1\times\dfrac{1}{6} = \dfrac{1}{6}。

答案: 16\frac{1}{6}

用在哪裡

插畫

均勻分布:情境插畫均勻分布:例題插畫

學習路徑

先學會

互動練習在本機版

這個網站是觀念與例題的閱讀版。互動練習(每次出不同數字的新題、自動判對錯、錯題本、熟練度與複習排程)在「數學學院」本機版,目前還沒對外開放。