？？確率過程？？

質問

ただいまテスト勉強中です。
そこで質問です。

確率変数ｘが[ a , b ]上に一様分布しているとき確率密度関数は

P(x) = { 1 / ( b - a ) ( a <= x <= b)
{ 0 ( x < a , b < x)

で、平均、分散は
E[x] = (a + b)/2,

V[x] = (a - b)^2 / 12,

と参考書ではなっているのですが、P(x), E(x), V(x) が
それぞれなぜこうなるのか理解でいません。

解説、証明、参考HP　等、
よろしければ教えていただけないでしょうか。
よろしくお願いします。

回答No.2

nanjamonja · ベストアンサー

E[x]＝∫(-∞から∞)ｘf(x)ｄｘ　
E[x＾2]＝∫(-∞から∞)ｘ＾2f(x)ｄｘ
より
E[x]＝∫(aからｂ)ｘ/(b-a)ｄｘ
　　＝｛1/2(b-a)｝*[ｂ＾2―a＾2]
　　＝(a + b)/2
E[x＾2]＝∫(aからｂ)ｘ＾2/(b-a)ｄｘ
　　　 ＝｛1/3(b-a)｝*[ｂ＾3―a＾3]
　　　 ＝(a ＾2＋ ab＋b＾2)/3
V[x]＝E[x^2] - (E[x])^2
　　＝(a - b)^2 / 12
以上です

回答No.3

kony0

P(x)については、これが一様分布の定義みたいなものだと思います。とりあえず覚えてください。（こういう確率密度関数のものを○○分布という、という感じ）
一様分布にせよ、ポアソン分布にせよ、正規分布にせよ、確率密度関数がなんでこうなるのかというのは、もちろんあると思うのですが（一様分布については、MarrowGさんのおっしゃるとおりですよね）毎回そこから立ち返るのが得策とは思えません。
E[X],V[X]についても、その定義どおりに計算するだけです。
V[X]=E[(X-E(X))^2]が定義、ちょっと計算すると、V[X]=E[X^2]-(E[X])^2になるという流れですね。
いずれも、確率のテキストで、主要な確率分布などという内容のページの解説に書いてあると思います。

お礼

ありがとうございます。

回答No.1

MarrowG

ずいぶん昔に勉強したのでうまく説明できるかどうかわかりませんが…。

＞確率変数ｘが[ a , b ]上に一様分布している

一様分布である、ということは、ｘがａ・ｂ間で一定の確率であるということです。
これをグラフにするとこんな感じ。（うまくいくかな？）

確率｜
　　｜　　　＋－－－－－－－－＋
　　｜　　　｜　　　　　　　　｜
　　｜　　　｜　　　　　　　　｜
０－＋－－－－－－－－－－－－－－－－
　　｜　　　ａ　　　　　　　　ｂ

また確率密度関数の総和ΣＰ(x)＝１ですから、Ｐ(x)はご質問の式で表すことが出来ます。

平均はまさに平均値です。
一様分布の場合は全ての確率値が一定ですから、ａ・ｂ間の中央である、(a+b)/2が平均となります。

分散はこれはあまり自信が無い…。
E[x]=x~ とすると、V[x]=E[(x - x~)^2]だったはずなので、中を展開すると
V[x]=E[(x^2 - 2xx~ + x~^2)]
=E[x^2] - 2E[x~]E[x] + E[x~^2]

x~は平均なので、これの平均をとってもx~そのものだからE[]をとってもＯＫ。

=E[x^2] - 2x~E[x] + x~^2

E[x]=x~と仮定したので、

=E[x^2] - 2x~^2 + x~^2
=E[x^2] - x~^2

E[x]=x~と仮定したので、結果的にこうなる。

V[x]=E[x^2] - (E[x])^2

これにE[x]=(a+b)/2を当てはめると、

V[x]=(a^2+b^2)/2 - ((a+b)/2)^2
=(a^2+b^2)/2 - ((a^2 + 2ab + b^2)/4)
=(2(a^2)+2(b^2) - (a^2 + 2ab + b^2))/4
=(a^2 - 2ab + b^2)/4
=((a-b)^2)/4

っと、答えが違う…。（大汗
分散はよく覚えてないけどこんな感じの計算だと思います。
あてにならなくてすいません…。