正态分布(高斯分布)、Q函数、误差函数、互补误差函数

1.正态分布(高斯分布)

若随机变量 $X$ 服从一个位置参数为 $mu$ 、尺度参数为 $sigma$ 的概率分布,且其概率密度函数为

$$ f(x) = frac{1}{sqrt{2pi}\,sigma} e^{-frac{(x-mu)^2}{2 {sigma} ^2}} $$

则这个随机变量就称为正态随机变量,正态随机变量服从的分布就称为正态分布,记作 $X hicksim N(mu , sigma ^2)$ 。

当$mu = 0, sigma = 1$时,称为标准正态分布。 $X hicksim N(0 , 1)$ 

$$ f(x) = frac{1}{sqrt{2pi}} e^{-frac{x^2}{2 }} $$

如下图是一般正态分布

 

如下图是标准整体分布

一般正态分布的分布函数$F(x)$

$$F(x)=P(X leqslant x)= frac{1}{sqrt{2pi} sigma}int_{-infty}^{x}e^{- frac{(t-mu)^2}{2{sigma}^2}}dt $$

标准正态分布的分布函数$Phi(x)$:

$$Phi(x)=P(X leqslant x) = frac{1}{sqrt{2pi} }int_{-infty}^{x}e^{- frac{t^2}{2}}dt $$

2.Q函数

 Q函数又称标准正态分布的右尾函数。

$$Q(x)=int_x^inftyfrac{1}{sqrt{2pi}} e^{- frac{t^2}{2}}dt = 1-Phi(x) $$

 

3.误差函数

$$ erf(x)=frac{2}{sqrt{ pi}}int_0^{x}e^{-t^2}dt $$

4.互补误差函数

$$ erfc(x)=frac{2}{sqrt{ pi}}int_x^{infty}e^{-t^2}dt = 1-erf(x) $$

 5.它们之间的关系

 $$ Q(x) = 1-Phi(x) $$

 $$ Q(x) = frac{1}{2} erfc(x/ sqrt 2) $$

 $$ erfc(x) = 2Q(sqrt 2 x) $$

 $$ erf(x) = 1-2Q(sqrt 2 x) $$

 $$ erf(x) + erfc(x) = 1 $$

注:

由正态分布密度函数的总积分为1(即概率 P(X<∞) = 1)得:

常记溪亭日暮,沉醉不知归路。兴尽晚回舟,误入藕花深处。争渡,争渡,惊起一滩鸥鹭。

昨夜雨疏风骤,浓睡不消残酒。试问卷帘人,却道海棠依旧。知否?知否?应是绿肥红瘦。
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