随机变量的分布说明概率如何配置到不同取值。离散变量可以在单个数值上具有正的概率,其概率质量函数为 ,全部取值的质量之和为 1。对于具有密度的连续模型,概率则通过区间面积表达,密度 描述单位长度上的概率强度。质量与密度的区别来自概率分配方式,并非字母名称的区别。

点上的质量与区间中的面积

离散取值上的概率可以直接相加。具有密度的连续模型要对区间积分,密度值乘以一小段宽度,才近似给出该小段的概率。因此密度数值可以大于 1,只要整条曲线的面积符合概率总量。精确单点没有宽度,在这类连续模型中的概率为零;密度高度却可能是正数。

单点概率为零并不妨碍一次观察得到具体数值。连续模型描述的是观察前对区间的概率分配,观察后记录的则是已经实现的取值。仪器若按有限精度记录,某个读数还对应一个舍入区间。离散计数的 离散模型 与时间、长度的 连续模型 可据此分别理解。

分布函数的统一作用

分布函数 将阈值左侧的概率累积起来,适用于离散、连续与混合分布。离散点的质量形成跳跃,具有密度的部分由积分连续累积。将累计到较小阈值的概率从累计到较大阈值的概率中减去,便得到区间 的概率 。左右端点是否包含,决定端点上的质量是否进入计算。

这种统一表示在含点质量的混合模型中尤其方便:分布函数既保留跳跃,也保留连续累积。关于分布函数的端点和跳跃,随机变量 给出了完整算例。

密度还与测量单位有关。等待时间由小时改为分钟,横轴数值被拉长,密度高度相应改变,使同一时间区间的面积保持不变。概率无量纲,密度的单位与随机变量的单位互为倒数。这个区别也解释了连续模型为何用观测处的密度构造似然,而不使用精确单点概率,见 概率与似然。

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