均匀分布不可微。是否存在近似均匀分布的可微分布?
是否有统一分布的连续版本?
这是理论数学中的一个常见问题,当您不必担心缺乏可微性时,它有助于分析。标准解决方案,有时称为“柔化”,是将密度与缩放的、以零为中心的、无限可微的密度(通常是紧支撑)进行卷积。通过将比例设置为接近零,您可以使近似值尽可能接近。
该图是柔化Uniform的一系列图使用具有标准偏差的高斯缓和器的密度函数(绿色),(金子),(红色),和(蓝色:原始统一 PDF)。
很容易证明(使用卷积公式中的部分积分)当柔化器在任何地方都是无限可微的(又名“平滑”)时,柔化函数也是如此。
此类缓和剂家族的存在意味着,对于大多数目的,在考虑分布的属性时,您实际上不必考虑不可微分的密度(甚至是奇异分布,根据定义,它们在任何地方都没有密度)。奇异分布可能确实是“边缘情况”,但可以将它们视为具有平滑密度的分布的极限。
这种方法在统计应用中特别合适,因为柔化分布的许多特性很容易计算。例如,由于缓和器的方差与其尺度的平方成正比,如果我们选择具有单位方差的标准缓和器(如本例所示),则缓和均匀分布的方差等于均匀分布的方差(这里,) 加上刻度的平方。因此,您立即知道具有标准偏差高斯的缓和(如红色曲线所示)只会添加到均匀分布的方差。您可以将标准偏差选择得如此之小,以至于它引起的方差变化对于您的目的而言可以忽略不计。
标准连续均匀分布 分布有一个连续的 CDF,除了其支持的边缘外,所有点都是可微的(在常规意义上),. 由于概率论使用Radon-Nikodym 导数定义了密度函数,因此即使在这些端点处,我们仍然可以将值赋给密度函数。
鉴于在概率中使用 Radon-Nikosym 导数,我想不出任何情况下 CDF 缺乏(常规)可微性真的很重要。然而,如果您真的想用具有完全可微分布函数(在常规意义上)的分布来近似均匀分布,您可以用混合分布(例如,均匀分布的正态分布的混合)来近似密度。