边缘分布的定义与公式详解

边缘分布的定义与公式详解

1. 边缘分布的定义

边缘分布(Marginal Distribution)是多维随机变量中某个单一变量的概率分布,它通过“忽略”其他变量的影响,仅关注该变量的统计特性。例如,对于二维随机变量, 的边缘分布描述了单独的概率行为,而不考虑的取值。

数学定义:

联合分布函数:的边缘分布函数:的边缘分布函数:

对于连续型变量,**边缘概率密度函数(PDF)**通过对联合密度函数积分得到:

2. Copula与联合分布的构造

根据 Sklar定理,任何联合分布均可分解为:

是第个变量的边缘分布函数。是 Copula 函数,描述变量间的相关性结构。

联合概率密度函数(PDF) 则为:

其中是 Copula 的密度函数,是各变量的边缘密度函数。

3. 实际例子:二维联合分布建模

假设风电出力和光伏出力的边缘分布分别为 Weibull分布 和 Beta分布,其概率密度函数为:

Weibull分布:

Beta分布:

其中是 Beta 函数。

选择 Gaussian Copula 描述两者的相关性,其 Copula 函数为:

其中:

是均值为0、协方差矩阵为的二维正态分布函数。

是标准正态分布的逆函数。

是风电和光伏的边缘分布函数值。

4. 总结

边缘分布是分析单一变量统计特性的基础,通过积分或极限从联合分布中提取。

Copula函数通过分离边缘分布与相关性,灵活构建联合分布,适用于非对称、非线性相关场景(如风光出力)。

实际建模需结合领域知识选择边缘分布(如Weibull/Beta)和Copula类型(如Gaussian/Frank)。

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