多个均匀分布相加的结果服从正态分布,这一结论在概率论中被称为中心极限定理的核心体现。当相加的均匀分布数量足够大时,其和的分布会迅速趋近于正态分布,无论原始均匀分布的具体参数如何。对于少量均匀分布相加(如两个),结果会呈现三角形分布,但随着数量增加,分布形态逐渐平滑并最终逼近钟形曲线。
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少量均匀分布相加的形态:两个独立均匀分布相加的结果服从三角形分布,其概率密度函数呈分段线性。例如,的和在区间内形成顶点为1的对称三角形。
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中心极限定理的作用:当个独立均匀分布相加时,只要足够大(通常),和的分布会近似服从均值为、方差为的正态分布,其中和为原始均匀分布的均值和方差。例如,的均值为,方差为。
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实际应用中的简化计算:在工程或统计模拟中,即使原始分布非正态,通过均匀分布的叠加也可快速生成近似正态的随机变量。例如,Irwin-Hall分布(个的和)在增大时可直接用正态分布近似。
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参数差异的兼容性:即使相加的均匀分布参数不同(如与),其和的分布仍会收敛到正态分布,只需调整均值与方差的计算公式。
掌握这一规律可大幅简化复杂概率模型的构建,尤其在蒙特卡洛模拟或误差分析中,通过均匀分布的叠加替代直接正态采样,能有效提升计算效率。需要注意的是,对于极小规模的叠加(如),建议优先采用精确的三角形分布或数值计算而非正态近似。