使用离散均匀分布作为模型
离散均匀分布定义:
随机变量 \(X\) 在有限个离散值上取值,且每个值具有相同概率的分布。
Definition of Discrete Uniform Distribution:
A distribution where a random variable \(X\) takes values over a finite set of discrete values, with each value having the same probability.
\[P(X = x) = \frac{1}{n}\]
对于n个等可能的值。
离散均匀分布的特征:
Characteristics of Discrete Uniform Distribution:
对于取值范围 \(\{1, 2, 3, \ldots, n\}\) 的离散均匀分布:
For discrete uniform distribution with values \(\{1, 2, 3, \ldots, n\}\):
\[\mathrm{E}(X) = \frac{n + 1}{2}\]
\[\operatorname{Var}(X) = \frac{(n + 1)(n - 1)}{12}\]
\[\sigma = \sqrt{\frac{(n + 1)(n - 1)}{12}}\]
骰子分布示例 / Dice Distribution Example:
对于六面骰子(n=6):
\[\mathrm{E}(X) = \frac{6 + 1}{2} = 3.5\]
\[\operatorname{Var}(X) = \frac{(6 + 1)(6 - 1)}{12} = \frac{35}{12} \approx 2.917\]
公式适用性 / Formula Applicability:
这些公式仅适用于取值范围为1到n的连续整数集合。如果取值范围不同,需要使用一般方法计算。
These formulas only apply to consecutive integer sets ranging from 1 to n. If the value range is different, the general method needs to be used for calculation.
一般离散均匀分布:
对于取值范围 \(\{a, a+1, \ldots, b\}\),可以通过线性变换 \(Y = X - (a-1)\) 转换为标准形式。
General Discrete Uniform Distribution:
For value range \(\{a, a+1, \ldots, b\}\), it can be converted to standard form through linear transformation \(Y = X - (a-1)\).
变换计算步骤:
Transformation Calculation Steps:
数字范围变换示例 / Number Range Transformation Example:
对于数字0-9的均匀分布,可以通过 \(X = R + 1\) 转换为1-10的分布,其中R ∈ {0,1,…,9}。
For a uniform distribution of numbers 0-9, it can be converted to a 1-10 distribution through \(X = R + 1\), where R ∈ {0,1,…,9}.
建模原则 / Modeling Principles:
使用注意事项 / Usage Precautions:
离散均匀分布知识体系:
| 核心概念 | 数学特征 | 计算公式 | 应用领域 |
|---|---|---|---|
|
• 等概率分布 • 有限离散集合 • 对称性分布 |
• 常数概率 • 整数取值 • 对称均值 • 可预测方差 |
• P(X=x) = 1/n • E(X) = (n+1)/2 • Var(X) = (n+1)(n-1)/12 • 线性变换反推 |
• 骰子游戏 • 彩票抽奖 • 随机选择 • 质量检验 • 公平竞争 |