正态分布的概率密度函数(PDF)是一个描述连续型随机变量取值的函数,其公式如下:
\[ f(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma} e^{-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}} \]
其中:
\( \mu \) 是分布的期望值,也称为均值;
\( \sigma \) 是分布的标准差;
\( \sigma^2 \) 是分布的方差。
当 \( \mu = 0 \) 且 \( \sigma = 1 \) 时,正态分布称为标准正态分布,其概率密度函数简化为:
\[ f(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}} e^{-\frac{x^2}{2}} \]
正态分布的概率密度函数具有以下特点:
1. 它呈钟形曲线,左右对称;
2. 在 \( \mu \) 处达到最大值;
3. 在正(负)无穷远处取值为0;
4. 在 \( \mu \pm \sigma \) 处有拐点。
正态分布的概率覆盖范围遵循所谓的“3-sigma原则”,即大约有68%的数据落在均值 \( \mu \) 加减一个标准差 \( \sigma \) 的范围内,大约95%的数据落在均值 \( \mu \) 加减两个标准差 \( \sigma \) 的范围内,而大约99.7%的数据落在均值 \( \mu \) 加减三个标准差 \( \sigma \) 的范围内。