R语言之书笔记:常见的概率分布

常见的概率质量函数:离散变量的概率分布

  • 伯努利分布

两种可能结果的离散随机变量概率分布,失败是0,成功是1,p是成功的概率。

  1. 伯努利分布函数:


    伯努利分布函数
  2. 平均值和方差:


    伯努利分布均值和方差
  • 二项分布
    n次伯努利试验中成功次数服从的分布。
  1. 二项分布函数:


    二项分布函数
  2. 平均值和方差:


    二项分布平均值和方差
  3. dbinorm(),pbinom(),qbinom(),rbinom()

dbinorm():提供任何有效x的概率质量函数

dbinom(x=5,size=8,prob=1/6) # 掷骰子8次,得到5次4点的结果的概率
X.prob <- dbinom(x=0:8,size=8,prob=1/6)# 掷骰子8次,得到0-8次4点的结果的概率
X.prob
sum(X.prob) # 所有可能结果概率的和为1
round(X.prob,3)
8/6 # 可能结果的平均值
8*(1/6)*(5/6) # 可能结果的方差
# 绘制相应的概率质量函数:
barplot(X.prob,names.arg=0:8,space=0,xlab="x",ylab="Pr(X = x)")

pbinom():提供累积概率分布,求结果成功q次及q次以下的累积概率,给定分位数值q,输出累积概率p

sum(dbinom(x=0:3,size=8,prob=1/6)) # 
pbinom(q=3,size=8,prob=1/6)
#
1-pbinom(q=2,size=8,prob=1/6) # 因为总概率是1,所有这是求结果成功2次以上的概率

qbinom():累积概率分布的逆(pbinom()的逆),给定累积概率p,输出分位数值q

qbinom(p=0.95,size=8,prob=1/6)

rbinom():产生n个服从二项分布的随机数

rbinom(n=1,size=8,prob=1/6)
rbinom(n=1,size=8,prob=1/6)
rbinom(n=1,size=8,prob=1/6)
rbinom(n=3,size=8,prob=1/6)
  • 泊松分布
    ** 计数的实体、特征或事件在定义的时间间隔中以恒定的速率独立发生。
  1. 泊松分布函数


    泊松分布函数
  2. 平均值和方差


    泊松分布函数均值和方差

3.dpois(),ppois(),qpois(),rpois()

dpois(x=3,lambda=3.22) # 均值为3.22的泊松分布,取值为3时的概率
dpois(x=0,lambda=3.22) # 均值为3.22的泊松分布,取值为0时的概率
round(dpois(0:10,3.22),3) # 均值为3.22的泊松分布,取值为0-10时的概率
(3.22^3*exp(-3.22))/prod(3:1) # 手动计算均值为3.22的泊松分布,取值为3时的概率
barplot(dpois(x=0:10,lambda=3.22),ylim=c(0,0.25),space=0,names.arg=0:10,ylab="Pr(X=x)",xlab="x")
#画出均值为3.22的泊松分布的质量分布图

ppois(q=2,lambda=3.22) #取值为2的左侧累积概率
1-ppois(q=5,lambda=3.22) #取值为5的右侧累积概率
barplot(ppois(q=0:10,lambda=3.22),ylim=0:1,space=0,names.arg=0:10,ylab="Pr(X<=x)",xlab="x")
#画出均值为3.22的泊松分布的累积概率条形图

# qpois()是ppois()函数的逆

rpois(n=15,lambda=3.22) # 生成15个服从均值为3.22的泊松分布的随机数

  • 其他质量函数
    几何分布(geometric):dgeom(),pgeom(), qgeom(), rgeom()
    负二项分布(negative binominal): dnbiom(),pnbiom(), qnbiom(), rnbiom()
    超几何分布(hypergeometric):dhyper(),phyper(), qhyper(), rhyper()
    多项分布(multinominal):dmultinom(), rmultinom()

常见的概率密度函数:连续变量的概率分布

  • 均匀分布
    取值范围内概率保持不变
  1. 均匀分布函数


    均匀分布函数
  1. 均值和方差


    均匀分布均值和方差
  2. dunif(), punif(), qunif(), runif()

1/(0.41-0.223) # 手动计算取值范围为0.41-0.223之间的均匀分布的高度
#
dunif(x=c(-2,-0.33,0,0.5,1.05,1.2),min=-0.4,max=1.1) # 取值范围区间内的高度相同,区间之外是零
#
dunif(x=c(0.3,0,0.41),min=0.223,max=0.41) # 取值范围区间内的高度相同,区间之外是零
#
a1 <- -4/10
b1 <- 11/10
unif1 <- 1/(b1-a1)
plot(c(a1,b1),rep(unif1,2),type="o",pch=19,xlim=c(a1-1/10,b1+1/10),ylim=c(0,0.75),ylab="f(x)",xlab="x")
abline(h=0,lty=2)
segments(c(a1-2,b1+2,a1,b1),rep(0,4),rep(c(a1,b1),2),rep(c(0,unif1),each=2),lty=rep(1:2,each=2))
points(c(a1,b1),c(0,0))
#
segments(c(-0.21,0.6),c(0,0),c(-0.21,0.6),rep(unif1,2),lty=3)
#
polygon(rbind(c(a1,0),c(a1,unif1),c(-0.21,unif1),c(-0.21,0)),col="gray",border=NA)
#画出均匀分布密度函数图

punif(q=-0.21,min=a1,max=b1) # 取值为-0.21的左侧累积概率
#
1-punif(q=0.6,min=a1,max=b1)# 取值为0.6的右侧累积概率
#
punif(q=0.6,min=a1,max=b1) - punif(q=-0.21,min=a1,max=b1)# 取值为-0.21到0.6之间的概率
#
qunif(p=0.1266667,min=a1,max=b1) #累积概率为0.1266667的分位数值
qunif(p=1-1/3,min=a1,max=b1)# 累积概率为2/3的分位数值
#
runif(n=10,min=a1,max=b1) # 生成10个服从取值在a1到b1之间的均匀分布的随机数
  • 正态分布
    也称为高斯分布,钟形曲线为特征
  1. 正态分布密度函数


    正态分布密度函数

    标准正态分布密度函数
  2. 均值和方差
    正态分布有两个参数,即期望(均数)μ和标准差σ,σ2为方差,均值为0,标准差为1时为标准正态分布

  3. dnorm(), pnorm(), qnorm(), rnorm()

  • 学生t分布
    t分布看起来很像标准正态分布,两者的区别在于正态分布通常用于处理总体,t分布用于处理来自总体的样本
    随着自由度趋向无穷大,t密度将渐渐接近标准正态密度。自由度(df)是给定统计量的计算中自由改变的单个元素数量。

dt(), pt(), qt(), rt()

  • 指数分布
  1. 指数分布密度函数


    指数分布密度函数
  2. 均值和方差


    指数分布均值和方差
  3. dexp(), pexp(),qexp(), rexp()


xvals <- seq(0,10,length=200)
plot(xvals,dexp(x=xvals,rate=1.65),xlim=c(0,8),ylim=c(0,1.65),type="l",xlab="x",ylab="f(x)")
lines(xvals,dexp(x=xvals,rate=1),lty=2)
lines(xvals,dexp(x=xvals,rate=0.4),lty=3)
abline(v=0,col="gray")
abline(h=0,col="gray")
legend("topright",legend=c("EXP(1.65)","EXP(1)","EXP(0.4)"),lty=1:3)
lambda.e <- 107/120
lambda.e
1-pexp(q=2.5,rate=lambda.e)
pexp(25/60,lambda.e)
qexp(p=0.15,lambda.e)
  • 其他密度函数
    卡方分布:模拟正态变量平方和,dchisq(), pchisq(),qchisq(),rchisq()
    F分布:模拟两个卡方分布随机变量的比率,df(), pf(),qf(),rf()
    伽马分布:是指数分布和卡方分布的一般化,dgamma(), pgamma(),qgamma(),rgamma()
    贝塔分布:通常用于贝叶斯建模,dbeta(), pbeta(),qbeta(),rbeta()
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