ベルヌーイ分布の性質(期待値・分散・確率母関数・モーメント母関数)




1. ベルヌーイ分布とは

ベルヌーイ分布は、結果が二つだけの確率実験をモデル化するための確率分布です。

典型的には、「成功」と「失敗」の二つの結果を考えます。

この分布は、一回の試行における成功確率 p をパラメータとして使用します。

成功する確率を p 、失敗する確率を 1−p とします。


ベルヌーイ分布の確率質量関数は以下のように表されます。

\displaystyle{
P(X=x) = p^x (1-p)^{1-x}
}


ここで、 x は成功( x=1 )または失敗( x=0 )の結果を取ります。




2. 期待値と分散

ベルヌーイ分布の期待値と分散は次のようになります。

\displaystyle{
\begin{align}
E[X] &= p \\
V[X] &= p(1-p)
\end{align}
}


確率質量関数から期待値と分散を導出の詳細は、次の記事で解説しています。

venoda.hatenablog.com




3. モーメント母関数

ベルヌーイ分布のモーメント母関数は次のようになります。

\displaystyle{
\begin{align}
M_X(t) = p e^t + 1-p
\end{align}
}


詳細な導出は次の記事で解説しています。

加えて、モーメント母関数から期待値と分散の導出も解説しています。

venoda.hatenablog.com




4. 確率母関数の導出

ベルヌーイ分布の確率母関数は次のようになります。

\displaystyle{
\begin{align}
G_X(s) &= ps + 1 - p
\end{align}
}


詳細な導出は次の記事で解説しています。

加えて、確率母関数から期待値と分散の導出も解説しています。

venoda.hatenablog.com




5. まとめ

  • 確率質量関数

    \displaystyle{
\begin{align}
P(X=x) = p^x(1-p)^{1-x}
\end{align}
}

  • 期待値

    \displaystyle{
\begin{align}
E[X] = p \
\end{align}
}

  • 分散

    \displaystyle{
\begin{align}
V[X] = p(1-p)
\end{align}
}

  • モーメント母関数

    \displaystyle{
\begin{align}
M_X(t) = p e^t + 1-p
\end{align}
}

  • 確率母関数

    \displaystyle{
\begin{align}
G_X(s) = ps + 1 - p
\end{align}
}