不用二重积分的,可以有简单的办法的。
设正态分布概率密度函数是f(x)=[1/(√2π)t]*e^[-(x-u)^2/2(t^2)] 其实就是均值是u,方差是t^2,于是:∫e^[-(x-u)^2/2(t^2)]dx=(√2π)t.(*) 积分区域是从负无穷到正无穷。下面出现的积分也都是这个区域,所以略去不写了。
(1)求均值 对(*)式两边对u求导:∫{e^[-(x-u)^2/2(t^2)]*[2(u-x)/2(t^2)]dx=0 约去常数,再两边同乘以1/(√2π)t得:∫[1/(√2π)t]*e^[-(x-u)^2/2(t^2)]*(u-x)dx=0 把(u-x)拆开,再移项:∫x*[1/(√2π)t]*e^[-(x-u)^2/2(t^2)]dx=u*∫[1/(√2π)t]*e^[-(x-u)^2/2(t^2)]dx 也就是 ∫x*f(x)dx=u*1=u 这样就正好凑出了均值的定义式。证明了均值就是u.(2)方差 过程和求均值是差不多的,对(*)式两边对t求导:∫[(x-u)^2/t^3]*e^[-(x-u)^2/2(t^2)]dx=√2π 移项:∫[(x-u)^2]*[1/(√2π)t]*e^[-(x-u)^2/2(t^2)]dx=t^2 也就是 ∫(x-u)^2*f(x)dx=t^2 正好凑出了方差的定义式,从而结论得证。