算法乐园 主页 笔记 刷题




点击开启黑夜模式:darkmode

概率论与数理统计

高数预备知识

+ex2dx=π

 

伽马函数

Γ(α)=0+xα1exdx=(α1)Γ(α1)
Γ(12)=π

贝塔函数(p>0,q>0)

B(p,q)=Γ(p)Γ(q)Γ(p+q)=01xp1(1x)q1dx

分布函数

0-1分布

Xb(1,p)
P{X=k}=pk(1p)1k,k=0,1
E(X)=p
D(X)=p(1p)

二项分布

Xb(n,p)
P{X=k}=Cnkpk(1p)nk,k=0,1,...,n
E(X)=np
D(X)=np(1p)

泊松分布

Xπ(λ)
P{X=k}=λkeλk!,k=0,1,2,...
E(X)=λ
D(X)=λ

均匀分布

XU(a,b)
f(x)={1ba,b<x<a0,else
E(X)=a+b2
D(X)=(ba)212

指数分布

f(x)={1θexθ,x>00,else
E(X)=θ
D(X)=θ2

正态分布

XN(μ,σ2)
f(x)=12πσe(xμ)22σ2
E(X)=μ
D(X)=σ2

抽样分布

卡方分布

X1,X2,...,Xn是来自正态总体N(0,1)的样本,则

χ2=X12+X22+...+Xn2χ2(n)

χ12χ2(n1)χ22χ2(n2),则

χ12+χ22χ2(n1+n2)

χ2χ2(n1), 则

E(χ2)=n
D(χ2)=2n

上分位数

P{χ2>χα2(n)}=α

t分布

XN(0,1), Yχ2(n),则:

XYnt(n)

上分位数

P{t>tα(n)}=α
t1α(n)=tα(n)

F分布

Uχ2(n1), Vχ2(n2), 则:

Un1Vn2F(n1,n2)
1FF(n2,n1)

 

上分位数

P{F>Fα(n1,n2)}=α
F1α(n1,n2)=1Fα(n2,n1)

正态分布的样本均值和样本方差的分布

E(X)=μ
D(X)=σ2n
E(S2)=σ2
XN(μ,σ2n)
(n1)S2σ2χ2(n1)

XS2相互独立

XμSnt(n1)

两个样本的平均值:

X=1n1i=1n1Xi
Y=1n2i=1n2Yi

两个样本的样本方差

S12=1n11i=1n1(XiX)2
S22=1n21i=1n2(YiY)2

满足以下性质

S12S22σ12σ22F(n11,n21)

σ12=σ22=σ2时,

(XY)(μ1μ2)SW1n1+1n2t(n1+n22)

其中

SW2=(n11)S12+(n21)S22n1+n22

 

正态总体均值、方差的置信区间与单侧置信限

(置信水平为1α

单个正态总体

估计μ,已知σ2

根据

XμσnN(0,1)

置信区间

(Xσnzα2,X+σnzα2)

置信上界

μ=X+σnzα

置信下界

μ=Xσnzα

估计μ,未知σ2

根据

XμSnt(n1)

置信区间

(XSntα2(n1),X+Sntα2(n1))

置信上界

μ=X+Sntα(n1)

置信下界

μ=XSntα(n1)

估计σ2,未知μ

根据

(n1)S2σ2χ2(n1)

置信区间

((n1)S2χα22(n1),(n1)S2χ1α22(n1))

置信上界

σ2=(n1)S2χ1α2(n1)

置信下界

σ2=(n1)S2χα2(n1)

两个正态总体

估计μ1μ2,已知σ12σ22

根据

(XY)(μ1μ2)σ12n1+σ22n2N(0,1)

置信区间

(XYzα2σ12n1+σ22n2,XY+zα2σ12n1+σ22n2)

置信上界

μ1μ2=XY+zασ12n1+σ22n2

置信下界

μ1μ2=XYzασ12n1+σ22n2

估计μ1μ2,未知σ12=σ22=σ2

根据

(XY)(μ1μ2)SW1n1+1n2t(n1+n22)

其中:

SW2=(n11)S12+(n21)S22n1+n22

置信区间

(XYSW1n1+1n2tα2(n1+n22),XY+SW1n1+1n2tα2(n1+n22))

置信上界

μ1μ2=XY+SW1n1+1n2tα(n1+n22)

置信下界

μ1μ2=XYSW1n1+1n2tα(n1+n22)

估计σ12σ22,未知μ1μ2

根据

S12S22σ12σ22F(n11,n21)

置信区间

(S12S22Fα2(n11,n21),S12S22F1α2(n11,n21))

置信上界

(σ12σ22)=S12S22F1α(n11,n21)

置信下界

(σ12σ22)=S12S22Fα(n11,n21)

正态总体均值、方差的检验法

(显著性水平为α)

H0为原假设, H1为备择假设

单个正态总体均值的检验

总体XN(μ,σ2)

如果方差已知

已知σ2, 检验μ

利用检验统计量

Z=Xμ0σnN(0,1)

H0:μμ0, H1:μ>μ0, 拒绝域为

z=xμ0σnzα

H0:μμ0, H1:μ<μ0, 拒绝域为

z=xμ0σnzα

H0:μ=μ0, H1:μμ0, 拒绝域为

|z|=|xμ0σn|zα2

如果方差未知

未知σ2, 检验μ

利用检验统计量

t=Xμ0Snt(n1)

H0:μμ0, H1:μ>μ0, 拒绝域为

t=xμ0Sntα(n1)

H0:μμ0, H1:μ<μ0, 拒绝域为

t=xμ0Sntα(n1)

H0:μ=μ0, H1:μμ0, 拒绝域为

|t|=|xμ0Sn|tα2(n1)

两个正态总体均值差的检验

如果两个总体方差已知

已知σ12, σ22, 检验μ1μ2

利用检验统计量

Z=XYδσ12n1+σ12n1N(0,1)

H0:μ1μ2δ, H1:μ1μ2>δ, 拒绝域为

z=xyδσ12n1+σ12n1zα

H0:μ1μ2δ, H1:μ1μ2<δ, 拒绝域为

z=xyδσ12n1+σ12n1zα

H0:μ1μ2=δ, H1:μ1μ2δ, 拒绝域为

|z|=|xyδσ12n1+σ12n1|zα2

如果两个总体方差未知

未知σ12, σ22, 检验μ1μ2

利用检验统计量

t=XYδSW1n1+1n2t(n1+n22)

其中

SW2=(n11)S12+(n21)S22n1+n22

H0:μ1μ2δ, H1:μ1μ2>δ, 拒绝域为

t=xyδSW1n1+1n2tα(n1+n22)

H0:μ1μ2δ, H1:μ1μ2<δ, 拒绝域为

t=xyδSW1n1+1n2tα(n1+n22)

H0:μ1μ2=δ, H1:μ1μ2δ, 拒绝域为

|t|=|xyδSW1n1+1n2|tα2(n1+n22)

正态总体方差的检验

单个总体的情况

检验σ2

利用检验统计量

χ2=(n1)S2σ02χ2(n1)

H0:σ2σ02, H1:σ2>σ02, 拒绝域为

χ2=(n1)S2σ02χα2(n1)

H0:σ2σ02, H1:σ2<σ02, 拒绝域为

χ2=(n1)S2σ02χ1α2(n1)

H0:σ2=σ02, H1:σ2σ02, 拒绝域为

χ2=(n1)S2σ02χα22(n1)

χ2=(n1)S2σ02χ1α22(n1)

两个总体的情况

检验σ12σ22

利用检验统计量

F=S12S22σ12σ22F(n11,n21)

H0:σ12σ22, H1:σ12>σ22, 拒绝域为

F=S12S22Fα(n11,n21)

H0:σ12σ22, H1:σ12<σ22, 拒绝域为

F=S12S22F1α(n11,n21)

H0:σ12=σ22, H1:σ12σ22, 拒绝域为

F=S12S22F1α2(n11,n21)

F=S12S22Fα2(n11,n21)

基于成对数据的检验

Di=XiYi , i=1,2,...,n

DiN(μD,σD2)

利用检验统计量

t=D0SDnt(n1)

H0:μD0, H1:μD>0, 拒绝域为

t=D0SDntα(n1)

H0:μD0, H1:μD<0, 拒绝域为

t=D0SDntα(n1)

H0:μD=0, H1:μD0, 拒绝域为

|t|=|D0SDn|tα2(n1)