Нормальный закон распределения

Нормальный закон распределения (часто называемый законом Гаусса) играет исключительно важную роль в теории вероятностей и занимает среди других законов распределения особое положение. Это – наиболее часто встречающийся на практике закон распределения. Главная особенность, выделяющая нормальный закон среди других законов, состоит в том, что он является предельным законом, к которому приближаются другие законы распределения. Сумму достаточно большого числа независимых (или слабо зависимых) случайных величин, подчиненных каким угодно законам распределения приближенно можно описать нормальным законом, и это выполняется тем точнее, чем большее количество случайных величин суммируется.

Это распределение наиболее часто используется для описания распределений прочности строительных материалов и конструкций.

Нормальный закон распределения случайной величины Нормальный закон распределения - student2.ru характеризуется плотностью вероятности вида:

Нормальный закон распределения - student2.ru (I.16)

Кривая распределения нормального закона имеет симметричный вид. Максимальная ордината кривой, равная Нормальный закон распределения - student2.ru , соответствует точке математического ожидания x=m; по мере удаления от точки m плотность распределения падает, и при Нормальный закон распределения - student2.ru кривая асимптотически приближается к оси абсцисс. Если изменять центр рассеивания m, кривая распределения будет смещаться вдоль оси абсцисс, не изменяя своей формы (рис. 4, а).

Нормальный закон распределения - student2.ru

Нормальный закон распределения - student2.ru

Рис. 4. Графики плотности вероятностей нормального закона распределения:

а) при Dx=Dx1=Dx2=Dx3=const; б) при mx=mx1=mx2=mx3=const

Параметр Нормальный закон распределения - student2.ru – среднее квадратическое отклонение случайной величины Нормальный закон распределения - student2.ru – характеризует не положение, а саму форму кривой распределения. Это есть характеристика рассеивания. Наибольшая ордината кривой распределения обратно пропорциональна Нормальный закон распределения - student2.ru – при увеличении Нормальный закон распределения - student2.ru максимальная ордината уменьшается. Так как площадь кривой распределения всегда должна оставаться равной единице, то при увеличении Нормальный закон распределения - student2.ru – кривая распределения становится более плоской, растягиваясь вдоль оси абсцисс, напротив, при уменьшении Нормальный закон распределения - student2.ru – кривая распределения вытягивается вверх, одновременно сжимаясь с боков (рис. 4, б).

Функция распределения случайной величины Нормальный закон распределения - student2.ru , распределенной по нормальному закону с параметрами m и Нормальный закон распределения - student2.ru имеет вид:

Нормальный закон распределения - student2.ru . (I.17)

Сделаем в интеграле (I.17) замену переменной Нормальный закон распределения - student2.ru и приведем его к виду:

Нормальный закон распределения - student2.ru . (I.18)

Интеграл (I.18) называется интегралом вероятностей, его значения находятся по таблицам (см. приложение). Интеграл вероятностей обозначается как Ф*(x), он представляет собой функцию распределения нормально распределенной случайной величины с параметрами m=0 и Нормальный закон распределения - student2.ru =1.

Функцию распределения (I.17) случайной величины Нормальный закон распределения - student2.ru с параметрами m и Нормальный закон распределения - student2.ru можно выразить через нормальную функцию распределения Ф*(x):

Нормальный закон распределения - student2.ru . (I.19)

Наши рекомендации