用一个简单2次函数拟合标准正态分布的研究
(2012-10-15 11:18:42)
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二次函数正态分布拟合反比例函数中心线 |
分类: 数学 |
正态分布图看起来有一点像二次函数,在没有正态分布函数时,可能只好将就一下使用二次函数拟合了。为方便起见,只考虑标准整体分布的情况。
首先看看图像,在靠近中心线时,正态分布确实很像二次函数,但是远离中心线时就很不像。第一个任务是确定远离到什么程度时,再使用二次函数拟合已经不再合适。
从二阶导的角度考虑就较为明显。以Y轴为中心线的二次函数的二阶导是一个负数,而标准整体分布函数的二阶导当0<=x<1时是负数,x>1就是整数。所以建议不要让x超过1.
于是我们就用x=1作为定点做拟合。二次函数y=-kx^2+b,由x=0时y=1/(根号2pi),以及x=1时y=exp(-1/2)/(根号2pi),可知拟合结果是y=-0.157x^2+0.399.从面积的角度看,x=1时,二次函数的面积是0.347,正态分布是0.341,相差不大。如果想x=1时面积相等(因为面积表示概率,较为重要),拟合结果是y=-0.174x^2+0.399,两个都可以,我个人倾向于用 y=-0.174x^2+0.399.
最重要的部分拟合就完成了。后面的部分影响较小,不过也最好拟合一下吧。用什么函数拟合呢?从图形看,第一反应是反比例函数,简单实际。但是……因为反比例函数的无穷限积分是发散的,不合适。所以就打算用:
y=t+a/(x-c)^2
明显t=0,剩下a,c两个参数了,要求不多,第一个要求是x=1时,y=0.225,这是函数连续的基本要求了;第二个要求是面积要求,由x=1到x=无穷,面积必须是1-0.841=0.159.
利用这两个要求,可以算出:a=0.112,c=0.293.
得到最后结果了。当x>=0时,拟合标准正太分布的函数是:
0<=x<=1时,y=-0.174x^2+0.399
x>1时,y=0.112/(x-0.293)^2
如果要算面积(概率)的话,用t表示服从标准正太分布的随机变量,只考虑t>=0的情况,
定义y(x)=P(0<=t<=x),则是:
0<=x<=1时,y(x)
x>1时,y(x)=0.5-0.112/(x-0.293)