Una distribución de probabilidad es una ley que describe el rango de valores de una variable aleatoria y las correspondientes probabilidades de ocurrencia de estos valores.
Supongamos que se da un espacio de probabilidad y se define en él una variable aleatoria . En particular, por definición, es un mapeo medible de un espacio medible en un espacio medible , donde denota el sigma-álgebra de Borel . Entonces la variable aleatoria induce una medida de probabilidad de la siguiente manera:
La medida se llama distribución de la variable aleatoria . En otras palabras, , establece así la probabilidad de que la variable aleatoria caiga en el conjunto .
La función se denomina función de distribución (acumulativa) de la variable aleatoria . El teorema se sigue de las propiedades de la probabilidad :
La función de distribución de cualquier variable aleatoria satisface las siguientes tres propiedades:
Del hecho de que el sigma-álgebra de Borel sobre la recta real es generado por una familia de intervalos de la forma , se sigue el siguiente teorema :
Cualquier función que satisfaga las tres propiedades enumeradas anteriormente es una función de distribución para alguna distribución .
Para las distribuciones de probabilidad que tienen ciertas propiedades, existen formas más convenientes de especificarlas. Al mismo tiempo, las distribuciones (y las variables aleatorias) suelen clasificarse según la naturaleza de las funciones de distribución [1] .
Una variable aleatoria se llama simple o discreta si no toma más de un número contable de valores. Es decir , donde es una partición .
La distribución de una variable aleatoria simple está dada por definición por: . Al introducir la notación , puede definir la función . Debido a las propiedades de la probabilidad . Usando la aditividad contable , es fácil mostrar que esta función determina únicamente la distribución .
Un conjunto de probabilidades donde se denomina distribución de probabilidad de una variable aleatoria discreta . El conjunto de valores y probabilidades se denomina ley discreta de distribución de probabilidad [2] .
Para ilustrar lo anterior, considere el siguiente ejemplo.
Deje que la función se defina de tal manera que y . Esta función define la distribución de una variable aleatoria , para lo cual (ver la distribución de Bernoulli , donde la variable aleatoria toma los valores ). La variable aleatoria es un modelo de un lanzamiento de moneda balanceado.
Otros ejemplos de variables aleatorias discretas son la distribución de Poisson , la distribución binomial , la distribución geométrica .
Una distribución discreta tiene las siguientes propiedades:
Una distribución reticular es una distribución con una función de distribución discreta y los puntos de discontinuidad de la función de distribución forman un subconjunto de puntos de la forma , donde es real, , es un número entero [3] .
Teorema. Para que la función de distribución sea reticular con un escalón , es necesario y suficiente que su función característica satisfaga la relación [3] .
Se dice que la distribución de una variable aleatoria es absolutamente continua si existe una función no negativa tal que . La función se denomina entonces distribución de densidad de probabilidad de la variable aleatoria . La función de tales distribuciones es absolutamente continua en el sentido de Lebesgue.
Ejemplos de distribuciones absolutamente continuas son la distribución normal , la distribución uniforme , la distribución exponencial , la distribución de Cauchy .
Ejemplo. Let , when , y en caso contrario. Entonces si .
Para cualquier densidad de distribución, las siguientes propiedades son verdaderas:
Lo contrario también es cierto, si la función es tal que:
entonces existe una distribución tal que es su densidad.
Aplicando la fórmula de Newton-Leibniz se obtienen las siguientes relaciones entre la función y la densidad de una distribución absolutamente continua:
.
Teorema. Si es una densidad de distribución continua y es su función de distribución, entonces
Al construir una distribución basada en datos empíricos (experimentales), se deben evitar los errores de redondeo .
Además de las variables aleatorias discretas y continuas, existen variables que no son ni discretas ni continuas en ningún intervalo. Tales variables aleatorias incluyen, por ejemplo, aquellas cuyas funciones de distribución son continuas, pero aumentan solo en un conjunto de medidas de Lebesgue cero [4] .
Las distribuciones singulares son aquellas concentradas en un conjunto de medida cero (generalmente medidas de Lebesgue ).
Nombre | Designacion | Parámetro | Transportador | Densidad (secuencia de probabilidades) | Estera. expectativa | Dispersión | función característica |
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Uniforme discreto | |||||||
Bernoulli | |||||||
Binomio | |||||||
veneno | |||||||
Geométrico |
Nombre | Designacion | Parámetro | Transportador | Densidad de probabilidad | Función de distribución F(x) | función característica | Valor esperado | Mediana | Moda | Dispersión | Coeficiente de asimetría | Coeficiente de curtosis | entropía diferencial | Función generadora de momentos |
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uniforme continuo | , — factor de desplazamiento , — factor de escala | cualquier número del segmento | ||||||||||||
Normal (Gaussiano) | — factor de cambio , — factor de escala | |||||||||||||
logaritmo normal | ||||||||||||||
Distribución gamma | a | a | ||||||||||||
Exponencial | ||||||||||||||
Laplace | — factor de escala , — factor de desplazamiento | |||||||||||||
cauchy | — factor de cambio , — factor de escala | No | No | No | No | |||||||||
Distribución beta | por | por | ||||||||||||
chi-cuadrado | es el numero de grados de libertad | sobre | si | , si | ||||||||||
Alumno | es el numero de grados de libertad | por | , si | , si | , si | , si | No | |||||||
Pescador | - número de grados de libertad | , si | , si | si | si |
|||||||||
Rayleigh | ||||||||||||||
Weibulla | - factor de escala , - factor de forma | por | ||||||||||||
Logístico | , | por | por | |||||||||||
Wigner | - radio | por | ||||||||||||
Pareto | es el factor de escala , | , si | a | a | a | No |
donde es la función gamma , es la función gamma incompleta , es la función digamma , es la función beta , es la función beta incompleta regularizada , es la función hipergeométrica , es la función de Bessel , es la función de Bessel modificada del primer tipo es la función de Bessel modificada del género de segundo tipo , es la función Tricomi .
Nombre | Designacion | Parámetro | Transportador | Densidad (secuencia de probabilidades) | Estera. expectativa | Dispersión | función característica |
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gaussiano | - sim. y neón. definitivamente |
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