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第17讲 贝塔分布的性质由两个数字决定(第4页)

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17-6α=2,β=2的例子

17-2中已经讲过,当α=2、β=2时,贝塔分布为以下二次函数:

y=(常数)×x(1-x)(0≤x≤1)…(5)

如图表17-5所示,图像为抛物线(二次函数图像)的一部分。

在概率分布图中,由于概率通过面积来表示,故所有事件的概率p(0≤x≤1)与抛物线和x轴围成的图形面积是一致的。

基于标准化条件来考虑,由于该面积必须为1,那么用积分方法来计算面积,决定了在(5)式中(常数)=6。

换言之,α=2、β=2的贝塔分布为

y=6x(1-x)(0≤x≤1)…(8)

在该概率分布中,若要计算出事件{0.5≤x<0.7}的概率p(0.5≤x<0.7),只需计算出图中涂有颜色部分的面积即可。

但由于它是一个曲线图形,因此必须使用积分运算,用数学公式来表达,即为:

对于初学者来说,贝叶斯推理有着相当的难度的原因:即使在入门部分,也需要用到微积分的思考方式。

当然,在标准的统计学(内曼-皮尔逊统计学)中,微积分的运用也是不可缺少的。

不过,一般情况我们需要的推理,不一定会用到微积分,而大部分教科书也是采用的这种写法。

另一个原因,在本书的后文部分也会涉及:在贝叶斯推理中,即便是入门阶段也不可避免地需要用到微积分。

为此,本书选取了一个折中的方案:对概率密度函数进行解说,但不会涉及更深入的微分概念;此外,会针对概率分布图中,概率即面积这一问题进行解说,但也会省略掉如何具体运用积分理论计算面积的过程。

总之,会在最大程度上避免涉及太多的微积分概念。

图表17-5α=2,β=2的贝塔分布的概率分布图

17-7在贝塔分布中,若α、β增大,情况就会变得复杂

截至上一节,我们所讨论过的贝塔分布的例子中,α、β均不大于2,因而图形也相对简单。

而如果α、β均大于2,那么就会形成我们不大熟悉的图形。

下面,列举一个α、β的数值均比较大的例子,如α=4、β=3时的贝塔分布。

y=60x3(1-x)2(0≤x≤1)…(9)

如图表17-6所示。

图表17-6α=4、β=3的贝塔分布的概率分布图

第17讲·小结

1.贝塔分布,是x的取幂和(1-x)的取幂相乘的形式。

2.在x的0次幂和(1-x)的0次幂的情况下,与均匀分布相一致。

3.在x的1次幂和(1-x)的0次幂、x的0次幂和(1-x)的1次幂的情况下,概率分布图为线段。

4.在x的1次幂和(1-x)的1次幂的情况下,概率分布图为抛物线。

5.常数是由标准化条件(面积之和为1)决定的。

练习题

答案参见此处

当α=3、β=2时,贝塔分布的概率密度表示如下:

y=12x2(1-x)

此时,计算以下关于x的概率密度。

(3)x=1的概率密度

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