17-2 何为“贝塔分布”

首先介绍“贝塔分布” 这一概率分布的概念。从计算公式入手来看:横轴x 代表基本事件的数值,纵轴y代表概率的密度。上一讲中已经讲过,概率密度是指“乘以区间的长度后可以转化为概率的量” 。

贝塔分布可以用以下公式来表达:

y=(常数)×x α-1 (1-x )β-1  (0≤x ≤1) …(1)

出现在指数部分α和β,应为大于1的自然数,它用来决定贝塔分布的种类。 换言之,如果赋予α和β具体的数值,就能够决定一次贝塔分布。当α、β为较小的数值时,贝塔分布的图表为相对简单的模型;反之,当α、β为较大的数值时,贝塔分布的图表则为比较复杂的模型。另外,写着“常数”的部分,是为了使标准化条件(所有事件的概率之和为1)成立,而进行了调整的数值,因此在贝叶斯推理中并不是那么的重要。

接下来,我们通过几个例来理解。

例1:α=1,β=1时,

x 0 =1,也就是“任何非零数的零次幂为1”。(1)式为

y=(常数)×x 0 (1-x )0 =(常数)×1×1=(常数)(0≤x ≤1)

y=(常数)的图像是一条与x 轴平行的线段,这与上一讲中的[0,1]-赌盘模型相一致。并且,从标准化条件来考虑的话,(常数)必须为1。于是也可以用以下的(2)式来表达(图表17-1 )。

y=1 (0≤x ≤1) …(2)

例2:α=2,β=1时,

根据上面的(1)式,

y=(常数)×x 1 (1-x )0  (0≤x ≤1)

可以得出:

y=(常数)x  (0≤x ≤1) …(3)

为一次函数,如图表17-2 所示,函数的图像为一条向右上方延伸的线段。这里(常数)=2,原因将会在17-4中予以说明。

例3:α=1,β=2时,

根据上面的(1)式,

y=(常数)×x 0 (1-x )1  (0≤x ≤1)

可以得出:

y=(常数)(1-x ) (0≤x ≤1) …(4)

同样为一次函数,如图表17-4 所示,函数的图像为一条向右下方延伸的线段。这里(常数)=2,原因将会在17-5节中予以说明。

例4:α=2,β=2时,

根据上面的(1)式,

y=(常数)×x 1 (1-x )1  (0≤x ≤1)

可以得出:

y=(常数)×x (1-x ) (0≤x ≤1) …(5)

为二次函数,如图表17-5 所示,函数的图像为抛物线的一部分。这里(常数)=6,原因将会在17-6节中予以说明。

接下来,将对这些例子逐一进行详细说明。