概率生成函数

主要观点:

  • 介绍概率生成函数(PGF)及其相关概念,如多项式编码序列、硬币翻转的 PGF 等。
  • 阐述 PGF 的性质,如求值(G(1))得(1)、求一阶导数(G^\prime(1))得期望、求二阶导数(G^{\prime\prime}(1))与方差相关、两 PGF 相乘得卷积等。
  • 提及从 PGF 到特征函数(CF)的转换,当(t = e^{iu})且(\vert t\vert\leq1)时,(G(e^{iu}))可写为(\phi(u))即 CF。
  • 用 de Finetti 的图展示 CF 对概率分布的可视化效果。

关键信息:

  • 18 世纪 de Moivre 发明现代概率时无向量概念,用多项式函数嵌入系数来处理序列。
  • 概率分布的向量可表示为多项式生成函数,如手中扑克牌的概率分布(G(t)=\frac{1}{5}t^1 + \frac{1}{5}t^7 + \frac{1}{5}t^9 + \frac{2}{5}t^{12})。
  • 公平硬币翻转的 PGF 为(G(t)=0.5t^0 + 0.5t^1),非公平硬币为(G(t)=(1-p)+pt),几何分布的 PGF 为(G(t)=\frac{p}{1 - (1 - p)t})。
  • PGF 的性质包括求值、求导与概率分布的关系等,如(G(1)=1),(G^\prime(1))为期望等。
  • 从 PGF 到 CF 是令(t = e^{iu}),(\vert t\vert\leq1)时(G(e^{iu}))变为(\phi(u))。
  • de Finetti 用图展示 CF 对概率分布的可视化效果,对称分布的 CF 为实数,一般情况为复数。

重要细节:

  • 从多项式提取序列中某数(n)的方法为(f^{(n-1)}(0)/(n-1)!)。
  • 对一些 PGF 性质的验证可自行通过求导简单概率生成函数来进行。
  • 关于 CF 与方差相关的细节未详细展开,需查阅资料。
  • 文中多处提及对一些内容的直观理解仍需加强,如 CF 与方差的关系等。
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