概率密度函数 (PDF) 中的“密度”究竟是什么意思?

机器算法验证 可能性
2022-04-10 10:07:20

一般来说,密度是质量/体积。它也用于人口密度之类的东西,即人口/单位面积。

PDF中字密度的意义是什么?

3个回答

简短回答:与物理密度一样,概率密度是概率/体积。

长答案:对于均匀的物体,密度可以定义为您所说的,其中表示质量,表示其体积。但是,如果您的对象不是均匀的,则密度是对象内空间坐标的函数: 即围绕给定坐标的无穷小体积内的质量除以该无穷小体积。想想李子布丁:葡萄干的密度与面团的密度不同。m/VmV

ρ(x,y,z)=limΔV0Δm(x,y,z)ΔV

对于概率,基本相同: 其中是概率密度函数 (PDF) 和累积密度函数 (CDF),因此是在空间附近的中的无穷小概率已定义。

f(x,y,z)=limΔV0ΔF(x,y,z)ΔV
fFΔFΔV(x,y,z)F

现在,我们碰巧生活在一个具有三个空间维度的物理世界中,但我们不仅限于定义空间上的概率。在实践中,使用在单个维度上定义的概率更为常见,例如则上述简化为 但是,当然,根据您的概率模型,可以定义在任意数量的维度上。x

f(x)=limΔx0ΔF(x)Δx=limΔx0F(x+Δx)F(x)Δx
Ff

您可以将Radon-Nikodym 导数视为更一般的密度概念的正式定义。

它是定义在同一空间上的两个度量(具有扩展性,它们是相加的)的比率。

ρ=dνdμ

这个比率使得集合可以通过对另一个量度的积分来表达νSμ

ν(S)=Sρdμ

通常,分母是基于度量度量的度量,例如距离、面积或体积。这对于物理学中的密度很常见,例如质量密度、能量密度、电荷密度、粒子密度。μ

随着概率的密度,分母可以更普遍地是另一种与物理空间无关的变量。然而,欧几里得测度勒贝格测度的使用通常是相似的只是变量不需要是物理空间中的坐标。

对于单个连续随机变量,点处的 pdf 值告诉您在实线上的点处的概率质量密度,以每单位长度的概率质量为单位测量。概率质量的密度在实线上的不同点可以不同;它不像高中物理的质量/体积处方那么简单。tt