正态分布是一种连续概率分布,其概率密度函数(PDF)和累积分布函数(CDF)具有以下公式:
概率密度函数(PDF)
$$ f(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma} e^{-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}} $$
其中:
$f(x)$ 是在点 $x$ 处的概率密度。
$\mu$ 是正态分布的期望值(均值)。
$\sigma$ 是正态分布的标准差。
$\pi$ 是圆周率。
$e$ 是自然对数的底数。
累积分布函数(CDF)
$$ F(x) = \Phi\left(\frac{x-\mu}{\sigma}\right) $$
其中:
$F(x)$ 是在点 $x$ 处的累积分布函数值。
$\Phi(y)$ 是标准正态分布的累积分布函数,即 $N(0,1)$ 分布的累积分布函数。
$\mu$ 是正态分布的期望值(均值)。
$\sigma$ 是正态分布的标准差。
这两个公式是正态分布的基本公式,用于计算给定 $x$ 值处的概率密度和累积概率。通过标准化变换 $Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$,可以将任意正态分布转换为标准正态分布 $N(0,1)$,其概率密度函数为:
$$ f(z) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}} e^{-\frac{z^2}{2}} $$
并且累积分布函数为:
$$ F(z) = \Phi(z) $$
这使得正态分布的计算和比较变得更加简便。