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Distribuzione uniforme



Piu' che un'effettiva probabilita' si tratta di una probabilita' "didattica" o meglio di un tipo di probabilita' che ci permette di capire meglio tutto l'impianto
Consideriamo la variabile casuale X che assume tutti i valori nell'intervallo [a;b] con funzione densita'
f(x) = k
Essendo la probabilita' totale su [a;b] uguale ad 1 possiamo trovare il valore di k impostando l'equazione
ab kdx = 1
l'integrale e' immediato e otteniamo
| kx |ab = 1
risolvendo
kb - ka = 1
raccolgo k
k(b-a) = 1
k = 1

b-a
quindi la nostra funzione densita' e'
f(x) = 1

b-a
Il grafico di tale funzione, essendo una funzione costante, e' un segmento orizzontale da x=a ad x=b di altezza sull'asse delle x uguale a 1/(b-a) e l'area sottesa (la parte grigia) vale 1
Otterremo la funzione di ripartizione calcolando l'integrale da a ad x della funzione densita'
F(x) = ax   1

b-a
dt = 1

b-a
ax dt 1
=  
b-a
| t |ax = x-a

b-a

quindi abbiamo la funzione di ripartizione
F(x) = 0               se x ≤ a
x-a

b-a
       se a≤x≤b
1               se x ≥b

a destra la sua rappresentazione grafica


Calcoliamo ora il valore medio
M(X) = ab x f(x)dx = ab 1

b-a
xdx = 1

b-a
ab xdx =

1

b-a
| x2 /2 |ab 1
= ·
b-a
(b2 - a2)

2
(b+a)(b-a)
= =
b-a
b+a

2
Quindi il valore medio e' quello che divide a meta' verticalmente la funzione densita', o meglio la media aritmetica fra gli estremi a e b




Calcoliamo ancora la varianza
Prima calcolo il valore medio del quadrato della variabile aleatoria
M(X2) = ab x2 f(x)dx = ab 1

b-a
x2dx = 1

b-a
ab x2dx =

1

b-a
| x3 /3 |ab 1
= ·
b-a
(b3 - a3)

3
(b-a)(b2 +ab + a2)
= =
3(b-a)
b2+ab+a2

3

Adesso, per trovare la varianza da questo valore sottraggo il quadrato del valore medio
σ2(X) = M(X2)- [M(X)]2 b2+ab+a2
= -
3
(b+a)2
   =
4
faccio il minimo comune multiplo
4(b2+ab+a2) -3 (b2+2ab+a2)
= =
12
4b2+4ab+4a2 -3b2-6ab-3a2
= =
12
b2-2ab+a2
= =
12
(b-a)2

12


Infine calcoliamo lo scarto quadratico medio
Basta applicare la radice al risultato precedente

σ = (b-a)2

12
quindi
σ = b-a

2 √3
≅ 0,288675 (b-a)

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