Як пов'язані функція помилок та функція стандартного нормального розподілу?


10

Якщо стандартний звичайний PDF -

f(x)=12πe−x2/2

і CDF дорівнює

F(x)=12π∫−∞xe−x2/2dx,

як це перетворюється на функцію помилки ?z



Я бачив це, але це починається з уже визначеного ERF.
— TH4454

Що ж, є визначення erf та визначення Normal CDF. Відносини, отримані за допомогою деяких рутинних обчислень, показані щодо того, як конвертувати між ними та як конвертувати між їх обертами.
— Марк Л. Стоун

Вибачте, я не бачу багатьох деталей. Наприклад, CDF становить від -Inf до x. Тож як ERF переходить від 0 до x?
— TH4454

Чи знайомі ви з методикою числення зміни змінної? Якщо ні, то навчіться це робити.
— Марк Л. Стоун

Відповіді:


17

Оскільки це трапляється часто в деяких системах (наприклад, Mathematica наполягає на вираженні Normal CDF через ), добре мати нитку на зразок цієї, яка документує відносини.Erf


За визначенням, функція помилок є

Erf(x)=2π∫0xe−t2dt.

З написання 2/2 випливає, що (оскільки не є негативним), звідки . Кінцеві точки і стають і . Щоб перетворити отриманий інтеграл у щось, що виглядає як кумулятивна функція розподілу (CDF), його слід виразити через інтеграли, які мають нижню межу , таким чином:т = г / √t2=z2/2 tdt=dz/ √t=z/2t t=0t=xz=0z=x √dt=dz/2t=0t=xz=0 -∞z=x2−∞

Erf(x)=22π∫0x2e−z2/2dz=2(12π∫−∞x2e−z2/2dz−12π∫−∞0e−z2/2dz).

Ці інтеграли з правого розміру є обома значеннями CDF стандартного нормального розподілу,

Φ(x)=12π∫−∞xe−z2/2dz.

Зокрема,

Erf(x)=2(Φ(x2)−Φ(0))=2(Φ(x2)−12)=2Φ(x2)−1.

Це показує, як виразити функцію помилок з точки зору нормального CDF. Алгебраїчне маніпулювання цим легко дає нормальний CDF з точки зору функції помилок:

Φ(x)=1+Erf(x/2)2.

Цей взаємозв'язок (у будь-якому випадку з реальними числами) виявляється у графіках двох функцій. Графи - це однакові криві. Координати функції помилок зліва перетворюються на координати праворуч шляхом множення координат на , додавання до координат, а потім ділення координат на , відображаючи значення відносиниΦx21yy2

Φ(x2)=Erf(x)+12

в якій позначення явно показує ці три операції множення, додавання та ділення.

Малюнок


Я думаю, - правильний спосіб їх співвідношення, враховуючи середнє та стандартне відхилення.
Φ(x,μ,σ)=12(1+Erf(x−μσ2))
— Foad
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.