Distribuzione uniforme
Piu' che un'effettiva probabilita' si tratta di una probabilita' "didattica" o meglio di un tipo di probabilita' che ci permette di capire meglio tutto l'impianto
Consideriamo la variabile casuale X che assume tutti i valori nell'intervallo [a;b] con funzione densita'
f(x) = k
Essendo la probabilita' totale su [a;b] uguale ad 1 possiamo trovare il valore di k impostando l'equazione
∫ab kdx = 1
l'integrale e' immediato e otteniamo
| kx |ab = 1
risolvendo
kb - ka = 1 raccolgo k
k(b-a) = 1
k =
|
1
b-a
|
quindi la nostra funzione densita' e'
f(x) =
|
1
b-a
|
Il grafico di tale funzione, essendo una funzione costante, e' un segmento orizzontale da x=a ad x=b di altezza sull'asse delle x uguale a 1/(b-a)
e l'area sottesa (la parte grigia) vale 1
Otterremo la funzione di ripartizione calcolando l'integrale da a ad x della funzione densita'
F(x) = |
∫ax |
1
b-a
|
dt = |
1
b-a
|
∫ax dt |
1 = b-a
|
| t |ax = |
x-a
b-a
|
quindi abbiamo la funzione di ripartizione
F(x) = |
|
0 se x ≤ a |
x-a
b-a
|
se a≤x≤b |
1 se x ≥b |
a destra la sua rappresentazione grafica
Calcoliamo ora il valore medio
M(X) = ∫ab x f(x)dx =
|
∫ab |
1
b-a
|
xdx = |
1
b-a
|
∫ab xdx = |
1
b-a
|
| x2 /2 |ab |
1 = · b-a |
(b2 - a2)
2 |
(b+a)(b-a) = = b-a |
b+a
2 |
Quindi il valore medio e' quello che divide a meta' verticalmente la funzione densita', o meglio la media aritmetica fra gli estremi a e b
Calcoliamo ancora la varianza
Prima calcolo il valore medio del quadrato della variabile aleatoria
M(X2) = ∫ab x2 f(x)dx =
|
∫ab |
1
b-a
|
x2dx = |
1
b-a
|
∫ab x2dx = |
1
b-a
|
| x3 /3 |ab |
1 = · b-a |
(b3 - a3)
3 |
(b-a)(b2 +ab + a2) = = 3(b-a) |
b2+ab+a2
3 |
Adesso, per trovare la varianza da questo valore sottraggo il quadrato del valore medio
σ2(X) = M(X2)- [M(X)]2 |
b2+ab+a2 = - 3 |
(b+a)2 = 4 |
faccio il minimo comune multiplo
4(b2+ab+a2) -3 (b2+2ab+a2) = = 12 |
4b2+4ab+4a2 -3b2-6ab-3a2 = = 12 |
b2-2ab+a2 = = 12 |
(b-a)2 12 |
Infine calcoliamo lo scarto quadratico medio
Basta applicare la radice al risultato precedente
quindi
σ = |
b-a
2 √3 |
≅ 0,288675 (b-a) |
| .