確率密度関数
定義:probability density function
確率変数 $X$ が連続型であるとき、確率密度関数 $f(x)$ は以下のように定義される:\[P(a \leq X \leq b) = \int_a^b f(x) \, dx\]
確率密度関数の性質:
- $f(x) \geq 0$ (すべての $x$ について)
- $\int_{-\infty}^{\infty} f(x) \, dx = 1$
- 累積分布関数との関係:$F(x) = \int_{-\infty}^x f(t) \, dt$
- $f(x) = \frac{d}{dx}F(x)$ ($F(x)$ が微分可能な点で)
確率関数と確率密度関数の違い
- 確率関数:$p(x)$ は $X$ が特定の値 $x$ をとる確率を直接表す
- 確率密度関数:$f(x)$ 自体は確率ではなく確率密度を表す.特定の点での確率は常に0.
積分と和
- 確率関数:確率は和で計算される\[P(a \leq X \leq b) = \sum_{a \leq x \leq b} p(x)\]
- 確率密度関数:確率は積分で計算される.\[P(a \leq X \leq b) = \int_a^b f(x) \, dx\]
値の範囲
- 確率関数:$0 \leq p(x) \leq 1$
- 確率密度関数:$f(x) \geq 0$ だが,$f(x) > 1$ も可能
累積分布関数との関係
- 確率関数:$F(x) = \sum_{t \leq x} p(t)$
- 確率密度関数:$F(x) = \int_{-\infty}^x f(t) \, dt$ と $f(x) = \frac{d}{dx}F(x)$
Mathematics is the language with which God has written the universe.