聯合分布、共變異數與相關

聯合機率質量函數與聯合機率密度函數(joint pmf / joint pdf)

聯合分布是概念;聯合 pmf 或 pdf 則是你實際拿來計算的具體公式。它是普通 pmf(用於取離散值的變數)與普通 pdf(用於連續變動的變數)的雙變數表親。

對離散的 X 與 Y,聯合 pmf 是 p(x, y) = P(X = x「而且」Y = y):一張機率表,每一格對應一對值,全部非負且整張表加總為 1。要算任何事件的機率,就把該事件涵蓋的格子加起來。對連續的 X 與 Y,聯合 pdf f(x, y) 是平面上方的高度;機率是該曲面下的「體積」:P((X, Y) 落在區域 A) = f(x, y) 在 A 上的二重積分。整片曲面積分為 1。和單變數一樣,密度本身不是機率 —— 它可以超過 1 —— 只有區域上的體積才是機率,而任何單一精確點的機率為零。

從聯合 pmf 或 pdf 你可以算出後續的一切:把另一個變數加總或積分掉得到邊際;相除得到條件分布;用無意識統計學家定律對 f 加總或積分得到函數 g(X, Y) 的期望值;以及共變異數與相關係數。它是整個多變數圖景的主力工具。

假設在 0 < x < 1 且 0 < y < 1 時 f(x, y) = 4xy(其餘為 0)。它是一個合法的聯合 pdf,因為在單位正方形上的二重積分為 1。那麼 P(X < 1/2「而且」Y < 1/2) = 從 0 到 1/2 對 x、從 0 到 1/2 對 y 積分 4xy = (1/4)(1/4) = 1/16。

聯合 pdf 必須非負且積分為 1;機率是其下方的體積。

聯合 pdf 的值 f(x, y) 是密度而非機率 —— 它可以大於 1。只有它在某區域上的體積(積分)才是機率。

又称
joint mass functionjoint density聯合 pmf聯合 pdf聯合密度