Processing math: 100%

正規分布

確率・統計学
正規分布

正規分布に従う確率変数 XN(μ,σ2) の確率密度関数は次式で表される。

f(x;μ,σ2)=12πσ2exp[(xμ)22σ2](<x<)

そして、次の性質がある。

E[X]=μV[X]=σ2MX(t)=exp[μt+σ22t2]

積率母関数

定理1

正規分布の積率母関数は次式で表される。

MX(t)=exp[μt+σ22t2]

 確率変数 ZN(0,1) を考えて、

MZ(t)=E[etZ]=12πetzexp[z22]dz=12πexp[12(z22tz)]dz=12πexp[12{(zt)2t2}]dz=exp[t22]12πexp[(zt)22]dz=exp[t22].

X=σZ+μ であるから、

MX(t)=E[etX]=E[et(σZ+μ)]=E[etμ]E[etσZ]=exp[μt+σ22t2].

期待値

定理2

正規分布の期待値は次式で表される。

E[X]=μ

 確率変数 ZN(0,1) を考えて、MZ(t)=et22 より、

E[Z]=ddtMZ(t)|t=0=tet22|t=0=0.

X=σZ+μ であるから、

E[X]=σE[Z]+μ=μ.

分散

定理3

正規分布の分散は次式で表される。

V[X]=σ2

 確率変数 ZN(0,1) を考えて、MZ(t)=et22 より、

E[Z2]=d2dt2MZ(t)|t=0=ddt(tet22)|t=0=(et22+t2et22)|t=0=1.

よって、

V[Z]=E[Z2]E[Z]2=1.

X=σZ+μ であるから、

V[X]=V[σZ+μ]=σ2V[Z]=σ2.

タイトルとURLをコピーしました