在概率论与数理统计中,均匀分布是一种常见的连续型随机变量分布形式。它描述的是一个随机变量在某个区间内取值的可能性是相等的。这种特性使得均匀分布在理论研究和实际应用中都具有重要意义。
假设我们有一个连续型均匀分布,其定义域为[a, b],那么该分布的概率密度函数(PDF)可以表示为:
f(x) = 1 / (b - a), 当 x ∈ [a, b]
0, 其他情况
接下来,我们将探讨均匀分布的两个重要性质:期望和方差。
首先来看期望。对于任意连续型随机变量X,其期望E(X)可以通过积分公式计算得出:
E(X) = ∫[x f(x)] dx, 积分区间为[a, b]
将均匀分布的概率密度函数代入上述公式后进行求解,最终得到的结果为:
E(X) = (a + b) / 2
这表明,在均匀分布下,随机变量的期望值正好位于区间[a, b]的中间位置。
接着考虑方差。方差Var(X)反映了随机变量与其期望之间的偏离程度,其定义为:
Var(X) = E[(X - E(X))^2] = ∫[(x - E(X))^2 f(x)] dx, 积分区间为[a, b]
经过详细推导后,可以得出均匀分布的方差公式为:
Var(X) = (b - a)^2 / 12
从这个结果可以看出,方差仅取决于区间的长度(b - a),而与区间的具体位置无关。
综上所述,均匀分布的期望为(a + b)/2,方差为(b - a)^2/12。这些结论不仅有助于我们更好地理解均匀分布的特点,还能够帮助我们在实际问题中快速做出判断或决策。