連續均勻分配(continuous uniform distribution)
想像一班公車,你知道它會在接下來十分鐘內到站,但對確切時刻一無所知——這十分鐘裡的每個瞬間都同樣可能。這就是連續均勻分配:一個隨機數在固定區間上任何位置落點的可能性都一樣,沒有哪個點比鄰居更受偏愛。
記作 X ~ Uniform(a, b)。其密度是平的:當 x 介於 a 與 b 之間時 f(x) = 1/(b - a),區間外為 0。高度 1/(b - a) 之所以如此,是為了讓直線下的面積等於 1——寬度為 (b - a) 的矩形,配上這個高度,面積恰好是 1。機率就是長度:P(c < X < d) = (d - c)/(b - a),也就是小窗口佔整段區間的比例。期望值落在正中央,E[X] = (a + b)/2,散布為 Var(X) = (b - a)^2 / 12。累積分布函數從 a 處的 0 沿直線斜升到 b 處的 1。
均勻分配是最簡單的連續模型,也是其他所有分配的種子:電腦的亂數產生器產出(近似的)Uniform(0, 1) 數值,而反轉換法能把這些數值轉成你想要的任何分配的樣本。一個誠實的提醒——這裡的「均勻」是指在某區間上均勻;有人會誤以為任何「隨機」的連續量都是均勻的,但大多數真實量測(身高、誤差、等待時間)根本不是平的。
一場會議訂在「下午兩點左右」,意指開始時間是 Uniform(1:50, 2:10),一個 20 分鐘的窗口。它在最後 5 分鐘(2:05 到 2:10)開始的機率是 (5)/(20) = 1/4。期望的開始時間是中點,也就是 2:00。
在均勻區間上,每個機率都只是長度之比。
因為它是連續的,P(X = 任一精確值) = 0;只有區間才帶有機率。高度 1/(b - a) 是密度而非機率——若 (b - a) < 1 它會超過 1,這完全正常。