服从均匀分布的公式主要包括概率密度函数(PDF)、分布函数、数学期望和方差。以下是具体内容:
一、概率密度函数(PDF)
若随机变量 $X$ 在区间 $[a, b]$ 上服从均匀分布,记为 $X \sim U(a, b)$,其概率密度函数为: $$ f(x) = \begin{cases} \frac{1}{b - a} & \text{if } a \leq x \leq b \ 0 & \text{otherwise} \end{cases} $$
该函数在区间 $[a, b]$ 内为常数,且总概率为1。
二、分布函数
分布函数 $F(x)$ 为: $$ F(x) = \begin{cases} 0 & \text{if } x < a \ \frac{x - a}{b - a} & \text{if } a \leq x \leq b \ 1 & \text{if } x > b \end{cases} $$
分布函数是阶梯函数,在区间 $[a, b]$ 内线性递增。
三、数学期望(均值)
数学期望 $E(X)$ 计算公式为: $$ E(X) = \frac{a + b}{2} $$
该值等于区间中点,反映随机变量的平均水平。
四、方差
方差 $Var(X)$ 计算公式为: $$ Var(X) = \frac{(b - a)^2}{12} $$
该值衡量数据离散程度,区间越大,方差越大。
五、概率计算
对于任意子区间 $[x_1, x_2] \subseteq [a, b]$,概率为: $$ P(x_1 \leq X \leq x_2) = \frac{x_2 - x_1}{b - a} $$
该概率仅与区间长度相关,与位置无关。
以上公式综合了均匀分布的核心特性,包括等概率性和对称性。