伯努利分布

定义 1.为(当取整数值时,常用来表示其取值):

则称服从参数为 0-1分布 ,或 两点分布 在某些应用场景(如机器学习)中,也常令的取值为-1和1,此时称为“两点分布”可以避免歧义,或 伯努利分布 (Bernoulli distribution)伯努利分布的命名是为了纪念瑞士数学家雅各布·伯努利

说明 .也常写作:

对应的为:

blanksquare

为了直观地理解伯努利分布,让我们从抛掷一枚公平硬币开始。令表示它的抛掷结果,其中表示“正面”,表示“反面”。写出,会发现其服从参数为的伯努利分布:

当然,现实中也存在不公平的硬币。如图 1 所示,通过弯曲硬币可以使其正面出现的概率为,反面出现的概率为,则这枚硬币的抛掷结果服从参数为的伯努利分布。

图 1 不同弯曲度的硬币,服从不同参数的伯努利分布

许多类似于抛硬币的随机现象,即"是非问题",或称为 伯努利试验 ,都可借助伯努利分布来描述。例如:

  • 新生儿性别判定:男孩/女孩(男孩:;女孩:
  • 进店顾客行为分析:购买/不购买(购买:;不购买:
  • 随机抽取的扑克牌颜色:红色/非红色(红色:;非红色:
1 伯努利分布的性质和图像
定理 1.服从参数为的伯努利分布,那么有,以及
证明 .计算过程如下:

blanksquare

学习定理 1 后,让我们借助一枚正面出现概率为的硬币,以及图 2 ,来探索参数对伯努利分布的影响,

  • 减小时,硬币反面出现的概率(的概率)增大,左侧的矩形变得更高;增大时,硬币正面出现的概率(的概率)增大,右侧的矩形变得更高
  • 作为的“中心”,随参数变化而移动,矩形随之起伏,呈现出围绕“中心”的视觉效果
  • (或)时,硬币必然出现反面(或正面),没有随机性,达到最小值
  • 时,硬币正反面出现的概率相同,随机性最大,达到最大值

图 2 伯努利分布的图像

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