均匀分布,正态分布

1,

d = np.random.uniform(0, 1,(2, 3))
d = 
[[0.01697256 0.91067146 0.50465113]
 [0.71287859 0.13893622 0.09709053]]

d这个矩阵的元素服从0-1的均匀分布,所以取值只会是在0-1之间

e = np.random.normal(0, 1, 2)
e =
[ 1.43378951 -0.2435808 ]

e服从均值0,方差1的正态分布,所以e的取值大概率是落在[u-3f, u+3f] (忘了去百度百科正态分布)

u是均值

f是方差

这都是概率论的知识,随便变量X假如满足[a, b]的均匀分布,那么X的取值只会是在a-b之间

密度函数画出来,横轴才是X的取值范围,纵轴是X取这些值的概率,这里上面的d, e就是相当于这里的X

随便变量X假如满足(u, f)的正态分布,那么X的取值有99%的概率会是在[u-3f, u+3f] 这个区间

### 均匀分布正态分布的差异联系 #### 数学特性比较 均匀分布在概率密度函数 (PDF) 上表现为恒定的概率值,在区间 \([a, b]\) 内,其 PDF 定义为 \(f(x) = \frac{1}{b-a}\),其中 \(x\) 属于 \([a, b]\)[^4]。而正态分布则由两个参数决定——均值 (\(\mu\)) 标准差 (\(\sigma\)),其 PDF 表达式为 \(f(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}}e^{-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}}\) [^1]。 尽管两者都属于连续型随机变量分布范畴,但在形状特征上有显著区别: - **均匀分布**呈现矩形形态,意味着任何取值范围内的可能性相等; - **正态分布**则是钟形曲线,数据集中趋势明显且两端渐近趋于零 [^1]。 #### 中央极限定理的作用 通过中央极限定理可以建立二者之间的一种间接联系。当独立同分布样本数量足够大时,无论原始总体服从何种类型的分布(包括均匀分布),这些样本算术平均数将近似遵循正态分布规律 [^2]。这意味着即使初始数据来源于一个完全平坦的均匀分布模型下,经过多次抽样并计算每组样品均值之后形成的新的集合将会趋向于呈现出典型的高斯模式。 #### 应用场景对比 ##### 均匀分布的应用领域 - 随机数生成器通常基于伪随机算法来模拟理想化的均匀分布情况; - 物理实验测量误差如果不存在系统偏差,则可能假设为在一定范围内均匀变化的小幅度扰动项 [^5]。 ##### 正态分布的主要用途 由于自然界社会经济现象普遍存在中心聚集效应加上少量极端异常点的特点,使得正态分布成为最常用的数据建模工具之一: - 质量控制过程中产品尺寸规格波动分析; - 学生考试成绩评定体系设计依据等等 。 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # Generate data from uniform and normal distributions uniform_data = np.random.uniform(-3, 3, size=1000) normal_data = np.random.normal(loc=0., scale=1., size=1000) plt.figure(figsize=(12,6)) # Plot histograms of both datasets plt.subplot(1, 2, 1) plt.hist(uniform_data, bins='auto', alpha=0.7, color="blue", label="Uniform Distribution") plt.title('Histogram of Uniform Data') plt.legend() plt.subplot(1, 2, 2) plt.hist(normal_data, bins='auto', alpha=0.7, color="red", label="Normal Distribution") plt.title('Histogram of Normal Data') plt.legend() plt.show() ``` 此代码片段展示了如何分别绘制来自均匀分布正态分布两组数据集直方图图形化展示它们各自独特的性质特点。
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