第2講 確率分布

ベータ分布

独立に U(0,1) に従う α+β1 個の確率変数を値の昇順に並べ変えたとき, 小さい方から i 番目の確率変数 X はベータ分布 Be(α,β) に従う.

XBe(α,β)
α>0,β>0とする.
f(x)={1B(α,β)xα1(1x)β1(0<x<1)0(それ以外)
E[X]=αα+β
V[X]=αβ(α+β)2(α+β+1)
Mode[X]=α1α+β2

ガンマ関数とベータ関数の関係

B(α,β)=Γ(α)Γ(β)Γ(α+β)
XGa(a,λ), YGa(b,λ) で独立のとき,
XX+YBe(a,b)

補足1: E[X] の計算

E[X]=01xxα1(1x)β1B(α,β)dx=1B(α,β)01x(α+1)1(1x)β1dx=1B(α,β)B(α+1,β)=Γ(α+β)Γ(α)Γ(β)Γ(α+1)Γ(β)Γ(α+1+β)=αα+β

補足2: V[X] の計算

E[X2]=01x2xα1(1x)β1B(α,β)dx=1B(α,β)01x(α+2)1(1x)β1dx=1B(α,β)B(α+2,β)=Γ(α+β)Γ(α)Γ(β)Γ(α+2)Γ(β)Γ(α+2+β)=(α+1)α(α+β)(α+β+1)
V[X]=E[X2](E[X])2=(α+1)α(α+β)(α+β+1)(αα+β)2=(α+1)α(α+β)(α+β+1)α2(α+β)2=(α+β)(α+1)α(α+β)2(α+β+1)α2(α+β+1)(α+β)2(α+β+1)={α3+(β+1)α2+αβ}{α3+(β+1)α2)(α+β)2(α+β+1)=αβ(α+β)2(α+β+1)