16-5 能够用图说明复杂概率模型的“概率分布图”

均匀分布是指,由无限个数值构成的概率模型。如果只解决这个问题,那么相比于一直以所使用的长方形的图相比,也是毫不逊色的。但对于同样的连续无限型概率模型,在后文将要解说的贝塔分布和正态分布等情况下,如果使用长方形的图解进行说明,会难于理解。那么,在这里,我们用图示来解析概率模型,不再使用长方形的面积图,而是通过其他方法,也就是概率分布图 。

概率分布图是指,在“横轴上设定表示事件的数值、在纵轴上设定概率”的图表。

首先,选取大家熟悉的掷骰子的概率分布图为例进行解说,如图表16-6 所示。设定横轴表示骰子的点数1~6;每个柱子的高度表示各个点数出现的概率(16-5 能够用图说明复杂概率模型的“概率分布图” - 图1 ≈0.17)。

16-5 能够用图说明复杂概率模型的“概率分布图” - 图2 图表16-6 骰子的概率分布图

通过观察图表,我们能够从视觉上对各事件的概率进行计算。例如,出现2≤x ≤4的点数的概率,也就是2~4这3根柱子的高度之和,为:

16-5 能够用图说明复杂概率模型的“概率分布图” - 图3

接下来要做的是,描绘均匀分布的[0,1]-赌盘模型的概率分布图。该图为6根柱子组成的骰子的概率分布图,需要注意的是,虽然我们可以把它想象成由无限个细微的部分组成,但实际上还是有所差异的(图表16-7 )。

首先,横轴上排列着无数个满足条件0≤x ≤1的数值x 。因此,图表只存在于0≤x ≤1这一取值范围之内,横线AB的高度为1。这里需要注意的是,“高度1”所指的并非抽取到各个x 的“概率”。实际上,正如方才解说的那样,对应各个x 的整合性的概率值只有0,如果为1会很奇怪。例如,在x =0.5时,纵向线段CD的长度1,而这并不是抽取到0.5的概率。

16-5 能够用图说明复杂概率模型的“概率分布图” - 图4 图表16-7 均匀分布的概率分布图

在诸如均匀分布这种连续型概率模型中,用来表示的概率并不是“高度”,而是“面积”。 如果考虑面积的话,那么CD只是一条线段,面积为0,这样想就符合了整合性的要求。

例如,基本事件{0.5≤x <0.7}的概率,也就是图表16-8 中涂有颜色的长方形的面积。该长方形的横为0.2,纵为1,因此面积为0.2×1=0.2,这与上一节中所解说的基本事件{0.5≤x <0.7}的概率是一致的。

16-5 能够用图说明复杂概率模型的“概率分布图” - 图5 图表16-8 在连续型的概率分布图中,用面积表示概率

用比喻性的方式来解释“概率的密度”与“概率”的关系,则就像是“速度”和“距离”之间的关系。例如,“分速10米”并不是指“距离”意义上的米,而是指瞬间的速度。从这个意义上来讲,距离为0。“分速10米”表示:如果按照当前的状态持续1分钟,将会前进10米的距离。因此,如果以分速10米前进5分钟,那么前进的距离就是10×5=50米。也就是说,速度是根据所花费的时间,首次转化为距离的量。 而概率密度的含义也大致相同,是指根据区间所占的宽度,首次转换为概率的量。