Liste univariater Wahrscheinlichkeitsverteilungen

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Diese Liste univariater Wahrscheinlichkeitsverteilungen gibt einen Überblick über die bekanntesten univariaten (eindimensionalen) Wahrscheinlichkeitsverteilungen.

Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschreiben, wie sich die Wahrscheinlichkeiten auf die möglichen Ergebnisse einer Zufallsvariable verteilen. Dabei unterscheidet man zwischen diskreten Verteilungen, die auf einer endlichen oder abzählbaren Menge definiert sind, und stetigen (kontinuierlichen) Verteilungen, die meist auf Intervallen definiert sind.

Diskrete Verteilungen lassen sich durch ihre Zähldichte beschreiben. Diese gibt für jeden der maximal abzählbar vielen Werte x einer Zufallsvariablen X die Wahrscheinlichkeit an, dass man genau diesen Wert erhält.

Bei stetigen Verteilungen lassen sich die Wahrscheinlichkeiten einzelner Werte nicht angeben, da diese stets die Wahrscheinlichkeit 0 besitzen. Es ist jedoch oft möglich, die Wahrscheinlichkeit, dass eine Zufallsvariable X einen Wert in einem Intervall [a,b] annimmt, als Integral über eine Dichtefunktion (oder Wahrscheinlichkeitsdichte) f(x) darzustellen:

P(aXb)=abf(x)dx

Bei den in dieser Liste aufgenommenen stetigen Verteilungen ist eine solche Darstellung über eine Dichtefunktion möglich.

Diskrete Verteilungen

Die unten stehenden Tabellen fassen die Kenngrößen Träger, Wahrscheinlichkeitsfunktion, Verteilungsfunktion, Erwartungswert und Varianz der folgenden diskreten Verteilungen zusammen:

Es bezeichne . die Aufrundungsfunktion, . die Abrundungsfunktion und X jeweils eine entsprechend verteilte Zufallsvariable.

Wertebereich der Parameter: n, ki(i=1,,n) Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
Auf {0,1,,20}, d. h. n=21
Träger: {ki:i=1,,n} Wahrscheinlichkeitsfunktion der diskreten Gleichverteilung
Zähldichte: f(ki)=1n
Verteilungsfunktion: P({Xx})=|{i:kix}|n
P({X<x})=|{i:ki<x}|n
Erwartungswert: 1ni=1nki
Varianz: 1n(i=1nki21n(i=1nki)2)

Bernoulli-Verteilung (Null-Eins-Verteilung)

Wertebereich der Parameter: p[0,1] Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
p=0,2 (blau), p=0,5 (grün) und p=0,8 (rot)
Träger: {0,1} Wahrscheinlichkeitsfunktion der Bernoulli-Verteilung
Zähldichte: f(k)={pfür k=11pfür k=0
Verteilungsfunktion: P({Xx})={0für x<01pfür 0x<11für x1
P({X<x})={0für x01pfür 0<x11für x>1
Erwartungswert: p
Varianz: p(1p)
Wertebereich der Parameter: n+, p[0,1] Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
n=20; p=0,1 (blau), p=0,5 (grün) und p=0,8 (rot)
Träger: {0,1,,n} Wahrscheinlichkeitsfunktion der Binomialverteilung
Zähldichte: f(k)=(nk)pk(1p)nk
Verteilungsfunktion: P({Xx})=i=0x(ni)pi(1p)ni
P({X<x})=i=0x1(ni)pi(1p)ni
Erwartungswert: np
Varianz: np(1p)

Negative Binomialverteilung (Pascal-Verteilung)

Wertebereich der Parameter: r+, p]0,1] Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
r=10; p=0,2 (blau), p=0,5 (grün) und p=0,8 (rot)
Träger: {x:xr} Wahrscheinlichkeitsfunktion der Negativen Binomialverteilung
Zähldichte: P({X=k})=(k1r1)pr(1p)kr
Verteilungsfunktion: P({Xx})=i=rx(i1r1)pr(1p)ir
P({X<x})=i=rx1(i1r1)pr(1p)ir
Erwartungswert: rp
Varianz: r(1p)p2

Variante A

Wertebereich der Parameter: p]0,1[ Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
p=0,2 (blau), p=0,5 (grün) und p=0,8 (rot)
Träger: + Wahrscheinlichkeitsfunktion der Geometrischen Verteilung
Zähldichte: f(k)=p(1p)k1
Verteilungsfunktion: P({Xx})=1(1p)x
P({X<x})=1(1p)x1
Erwartungswert: 1p
Varianz: 1p21p

Variante B

Wertebereich der Parameter: p]0,1[ Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
p=0,2 (blau), p=0,5 (grün) und p=0,8 (rot)
Träger: 0 Wahrscheinlichkeitsfunktion der Geometrischen Verteilung
Zähldichte: f(k)=p(1p)k
Verteilungsfunktion: P({Xx})=1(1p)x+1
P({X<x})=1(1p)x
Erwartungswert: 1p1
Varianz: 1p21p
Wertebereich der Parameter: N+, M+ mit MN, n+ mit nN Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
n=20; M=20,N=30 (blau), M=50,N=60 (grün) und M=20,N=60 (rot)
Träger: {max(0,n+MN),,min(n,M)} Wahrscheinlichkeitsfunktion der hypergeometrischen Verteilung
Zähldichte: f(k)=(Mk)(NMnk)(Nn)
Verteilungsfunktion: P({Xx})=i=max(0,nN)x(Mi)(Nni)(M+Nn)
P({X<x})=i=max(0,nN)x1(Mi)(Nni)(M+Nn)
Erwartungswert: nMN
Varianz: nMN(1MN)NnN1
Wertebereich der Parameter: λ+ Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
λ=1 (blau), λ=5 (grün) und λ=10 (rot)
Träger: 0 Wahrscheinlichkeitsfunktion der Poisson-Verteilung
Zähldichte: f(k)=λkk!eλ
Verteilungsfunktion: P({Xx})=i=0xλii!eλ
P({X<x})=i=0x1λii!eλ
Erwartungswert: λ
Varianz: λ
Wertebereich der Parameter: p(0,1) Bild der Wahrscheinlichkeitsfunktion:
p=0,2 (blau), p=0,5 (grün) und p=0,8 (rot)
Träger: + Wahrscheinlichkeitsfunktion der Logarithmischen Verteilung
Zähldichte: f(k)=pkk1ln(1p)
Verteilungsfunktion: P({Xx})=i=0xpii1ln(1p)
P({X<x})=i=0x1pii1ln(1p)
Erwartungswert: p(1p)ln(1p)
Varianz: p(ln(1p)p)(1p)2ln2(1p)

Stetige Verteilungen

Die unten stehenden Tabellen fassen die Kenngrößen Träger, Dichtefunktion, Verteilungsfunktion, Erwartungswert und Varianz der folgenden stetigen Verteilungen zusammen:

Dabei bezeichnen Γ(r) die Gammafunktion, B(p,q) die Betafunktion und X jeweils eine entsprechend verteilte Zufallsvariable mit Dichte f(x) und Verteilungsfunktion F(x).

Stetige Gleichverteilung (Rechteckverteilung, Uniformverteilung)

Wertebereich der Parameter: a,b mit a<b Bild der Dichtefunktion:
a=4,b=8 (blau), a=1,b=18 (grün) und a=1,b=11 (rot)
Träger: [a,b] Dichtefunktion der Gleichverteilung
Dichtefunktion: f(x)={1bafür a<xb0 sonst 
Verteilungsfunktion: F(x)={0für xaxabafür a<xb1für x>b
Erwartungswert: a+b2
Varianz: (ba)212
Wertebereich der Parameter: a,b,c mit acb und a<b Bild der Dichtefunktion:
Träger: [a,b] Dichtefunktion der Gleichverteilung
Dichtefunktion: f(x)={2(xa)(ba)(ca),wenn ax<c2ba,wenn x=c2(bx)(ba)(bc),wenn c<xb.
Verteilungsfunktion: F(x)={(xa)2(ba)(ca),wenn ax<ccaba,wenn x=c1(bx)2(ba)(bc),wenn c<xb.
Erwartungswert: E(X)=a+b+c3.
Varianz: Var(X)=(ab)2+(bc)2+(ac)236.

Normalverteilung (Gauß-Verteilung)

Wertebereich der Parameter: μ und σ+ Bild der Dichtefunktion:
μ=0,σ=1 (blau), μ=0,σ=2 (grün) und μ=1,σ=2 (rot)
Träger: Dichtefunktion der Normalverteilung
Dichtefunktion: f(x)=1σ2πe12(xμσ)2
Verteilungsfunktion: F(x)=1σ2πxe12(tμσ)2dt
Erwartungswert: μ
Varianz: σ2
Wertebereich der Parameter: μ und σ+ Bild der Dichtefunktion:
μ=0,σ=1 (blau), μ=0,σ=2 (grün) und μ=1,σ=2 (rot)
Träger: 0+ Dichtefunktion der logarithmischen Normalverteilung
Dichtefunktion: f(x)=1σ2π1xe12(lnxμσ)2
Verteilungsfunktion: F(x)={0für x01σ2π0x1te12(lntμσ)2dtfür x>0
Erwartungswert: exp(μ+σ2/2)
Varianz: exp(2μ+σ2)(exp(σ2)1)
Wertebereich der Parameter: α+ Bild der Dichtefunktion:
α=1 (blau), α=5 (grün) und α=10 (rot)
Träger: 0+ Dichtefunktion der Exponentialverteilung
Dichtefunktion: f(x)=αeαx
Verteilungsfunktion: F(x)={0für x01eαxfür x>0
Erwartungswert: 1α
Varianz: 1α2
Wertebereich der Parameter: n+ Bild der Dichtefunktion:
n=2 (blau), n=5 (grün) und n=10 (rot)
Träger: 0+ Dichtefunktion der Chi-Quadrat-Verteilung
Dichtefunktion: fn(x)=12n2Γ(n2)xn21exp{x2}
Verteilungsfunktion: F(x)={0für x01Γ(n2,x2)Γ(n2)für x>0
Erwartungswert: n
Varianz: 2n
Wertebereich der Parameter: k+ Bild der Dichtefunktion:
k=2 (blau), k=5 (grün) und k=10 (rot)
Träger: Dichtefunktion der Students t-Verteilung
Dichtefunktion: f(x)=Γ(k+12)Γ(k2)kπ(1+x2k)k+12
Verteilungsfunktion: F(x)=Γ(k+12)Γ(k2)kπx(1+t2k)k+12dt
Erwartungswert: 0
Varianz: kk2

F-Verteilung (Fisher-Verteilung)

Wertebereich der Parameter: m+ und n+ Bild der Dichtefunktion:
m=2,n=10 (blau), m=10,n=10 (grün) und m=10,n=2 (rot)
Träger: 0+ Dichtefunktion der F-Verteilung
Dichtefunktion: f(x)=Γ(m+n2)(mn)m2Γ(m2)Γ(n2)x(m21)(1+mnx)(m+n2)
Verteilungsfunktion: F(x)={0für x0Γ(m+n2)(mn)m2Γ(m2)Γ(n2)0xt(m21)(1+mnt)(m+n2)dtfür x>0
Erwartungswert: nn2 (nur definiert für n>2)
Varianz: 2n2(m+n2)m(n2)2(n4) (nur definiert für n>4)
Wertebereich der Parameter: p+ und b+ Bild der Dichtefunktion:
p=0,5,b=2 (blau), p=1,b=1 (grün) und p=2,b=1 (rot)
Träger: 0+ Dichtefunktion der Gammaverteilung
Dichtefunktion: f(x)=bpΓ(p)xp1ebx
Verteilungsfunktion: F(x)={0für x0bpΓ(p)0xtp1ebtdtfür x>0
Erwartungswert: pb
Varianz: pb2
Wertebereich der Parameter: p+ und q+ Bild der Dichtefunktion:
p=0,5,q=2 (blau), p=2,q=2 (grün) und p=2,q=5 (rot)
Träger: [0,1] Dichtefunktion der Beta-Verteilung
Dichtefunktion: f(x)=1B(p,q)xp1(1x)q1
Verteilungsfunktion: F(x)={0für x<01B(p,q)0xup1(1u)q1dufür 0x11für x>1
Erwartungswert: pp+q
Varianz: pq(p+q+1)(p+q)2
Wertebereich der Parameter: α und β+ Bild der Dichtefunktion:
α=0,β=1 (blau), α=0,β=2 (grün) und α=1,β=1 (rot)
Träger: Dichtefunktion der logistischen Verteilung
Dichtefunktion: f(x)=exαββ(1+exαβ)2
Verteilungsfunktion: F(x)=11+exαβ
Erwartungswert: α
Varianz: β2π23
Wertebereich der Parameter: α+ und β+ Bild der Dichtefunktion:
α=1,β=1 (blau), α=1,β=2 (grün) und α=5,β=3 (rot)
Träger: 0+ Dichtefunktion der Weibull-Verteilung
Dichtefunktion: f(x)=αβxβ1eαxβ
Verteilungsfunktion: F(x)={1eαxβfür x>00für x0
Erwartungswert: α1/βΓ(1β+1)
Varianz: α2/β(Γ(2β+1)Γ(1β+1)2)

Cauchy-Verteilung (Cauchy-Lorentz-Verteilung, Lorentz-Verteilung)

Wertebereich der Parameter: s+ und t Bild der Dichtefunktion:
s=1,t=0 (blau), s=2,t=0 (grün) und s=2,t=1 (rot)
Träger: Dichtefunktion der Cauchy-Verteilung
Dichtefunktion: f(x)=1πss2+(xt)2
Verteilungsfunktion: F(x)=12+1πarctan(xts)
Erwartungswert: nicht definiert
Varianz: nicht definiert
Wertebereich der Parameter: xmin+ und k+ Bild der Dichtefunktion:
xmin=1,k=1 (blau), xmin=1,k=2 (grün) und xmin=2,k=1 (rot)
Träger: [xmin,) Dichtefunktion der Pareto-Verteilung
Dichtefunktion: f(x)=kxmin(xminx)k+1
Verteilungsfunktion: F(x)=1(xminx)k
Erwartungswert: {xminkk1für k>1für k1
Varianz: {xmin2k(k2)(k1)2für k>2für k2

Siehe auch

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