連続確率変数の和の確率密度
統計学 へ戻る
大学生のための数学 へ戻る
2024.04.24


 スイッチを押すと0〜2の範囲の中から1個の数を表示してくれるマシーンがあります。無限回スイッチを押して表示された数( 確率変数 )の確率密度分布を調べると、f ( x ) = x/2 ( 0 ≦ x ≦ 2 )という確率分布関数で表されることが分かりました。
 次に、このマシーンのスイッチを2回押して表示された2つの数の和( 確率変数 )を取るということを無限回行ってその確率密度分布を調べました。和が 1 のときの確率密度はいくらになったでしょうか? また、和が 2 のときの確率密度はいくらになったでしょうか? また、和が 3 のときの確率密度はいくらになったでしょうか?

   

 f ( x ):黒図  f ( 1−x):緑図  f ( 2−x ):赤図  f ( 3−x ):桃図

 0≦x≦2 の f ( x ) = x/2 の定積分の近似値: 1.000005
 0≦x≦1 の f ( x ) と f ( 1−x ) の内積の近似値: 4.16666666642032 ×10−2
 0≦x≦2 の f ( x ) と f ( 2−x ) の内積の近似値: 33.3333333342217 ×10−2
 1≦x≦2 の f ( x ) と f ( 3−x ) の内積の近似値: 54.1671666673031 ×10−2

 ちなみに、黒図と緑図の重なりの面積 = 1/8 = 0.125
 ちなみに、黒図と赤図の重なりの面積 = 1/2 = 0.5
 ちなみに、黒図と桃図の重なりの面積 = 5/8 = 0.625

 したがって、
    和が 1 のときの確率密度 ≒ 0.0417
    和が 2 のときの確率密度 ≒ 0.3333
    和が 3 のときの確率密度 ≒ 0.5417

十進BASIC のプログラムの内容:  ※ 参考:
     大学生のための数学 > その他の数学 > Desmosで畳み込み
     大学生のための数学 > その他の数学 > 周期関数の内積