高斯函数 -- amp gt  高斯分布(正态分布)

高斯分布,又称正态分布,是一种常见的随机变量分布,其概率密度函数如下:

$$f(x)=\frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}} e^{-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}}$$

其中,$\mu$为均值,$\sigma$为标准差,$e$为自然常数。它的图像形状呈钟形曲线,且左右对称,其总体分布的特点是大多数的样本值集中在均值附近,随着离均值越远,样本出现的概率越小,符合以下规律:

- 均值对称:正态分布的均值和中位数相同。

- 方差决定分布的形态:正态分布的形态和方差有关,方差越小,分布越集中,方差越大,分布越平缓。

- 求总体概率:在正态分布中,最常见的应用就是求总体的概率,即统计给定数据的概率,这在许多领域非常有用。

高斯分布在实际应用中有着广泛的应用,以下是几个实例:

1. 身高体重分布

身高体重分布是最为常见的高斯分布。在人类群体中,人们身高和体重分布均符合高斯分布特征。如下图所示,身高体重斜率呈现一个正态分布,其中以171左右的身高最高。

![身高体重分布](https://img-blog.csdn.net/20161014083840154)

2. 世界杯进球数分布

在足球比赛中,进球数呈现正态分布特征,其中以两个进球最高。

![世界杯进球数分布](https://i.stack.imgur.com/d8BgY.png)

3. 物理实验误差

物理实验的误差往往符合正态分布特征,因此科学家在做实验时往往会通过正态分布进行误差分析,从而得出更加准确的实验结果。

4. 金融市场波动

金融市场波动的频率和程度也符合正态分布特征,因此投资者在使用波动率研究金融市场时,也会采用正态分布。

在实际使用过程中,可以使用Python中的SciPy库进行模拟高斯分布:

```python

import numpy as np

import scipy.stats as stats

import matplotlib.pyplot as plt

mu = 0 # 均值

sigma = 1 # 标准差

x = np.linspace(mu - 3*sigma, mu + 3*sigma, 100)

plt.plot(x, stats.norm.pdf(x, mu, sigma))

plt.show()

```

上述代码中,我们使用numpy中的linspace函数生成一个包含100个数的数组,然后使用matplotlib库进行绘图,最后使用SciPy库的norm.pdf函数生成高斯分布曲线。

总之,高斯函数(正态分布)在统计学和自然科学中有着广泛的应用,其背后的统计学理论和实际应用都非常丰富,需要掌握相关知识和技能来进行实际应用。

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