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Lexikon der Mathematik: Verteilungsfunktion einer Zufallsvariablen

üblicherweise die durch \begin{eqnarray}{F}_{X}(x):=P(X\le x)\end{eqnarray} definierte Abbildung FX : ℝ → [0,1], wobei X eine auf einem Wahrscheinlichkeitsraum \((\Omega, {\mathfrak{A}},P)\) definierte reelle Zufallsvariable bezeichnet.

Man nennt FX dann die Verteilungsfunktion von X. Die Verteilungsfunktion FX besitzt die folgenden Eigenschaften:

  • FX ist monoton wachsend.
  • FX ist rechtsseitig stetig.
  • Es gilt limx → − ∞Fx(x) = 0 und limx→ ∞Fx (x) = 1.
  • Die Verteilungsfunktion FX von X ist eindeutig durch die Verteilung PX von X bestimmt und umgekehrt. Ist X stetig, d. h. besitzt die Verteilung PX von X eine Wahrscheinlichkeitsdichte fX, so kann die Verteilungsfunktion in der Form \begin{eqnarray}{F}_{X}(x)=\displaystyle \underset{-\infty}{\overset{x}{\int}}fx(u)du \end{eqnarray} dargestellt werden. In diesem Fall ist FX sogar stetig. Ist die Zufallsvariable X diskret, und bezeichnen x1, x2,…die Elemente aus dem Bild von X mit P(X = x1) > 0, so besitzt FX die Darstellung \begin{eqnarray}{F}_{X}(x)=\displaystyle \sum _{{x}_{i}:{x}_{i}\le x}P(X={x}_{i}).\end{eqnarray}FX ist dann eine Treppenfunktion, die an den Stellen xi Sprünge der Höhe P(X = xi) aufweist.

    Häufig wird die Verteilungsfunktion einer Zufallsvariablen X auch durch FX(x) : = P(X < x) definiert. Für die so definierte Verteilungsfunktion gelten ebenfalls die Eigenschaften (i) und (iii), statt

    (ii) aber:

    (ii’) FX ist linksseitig stetig.

    Die beiden Möglichkeiten der Definition unterscheiden sich für diskrete Zufallsvariablen, so erstreckt sich bei Verwendung der zweiten Definition etwa in der obigen Summendarstellung von FX(x) die Summation nur über die xi mit xi < x, sind für stetige Zufallsvariablen aber äquivalent.

    Schließlich sei noch bemerkt, daß es sich bei der Verteilungsfunktion einer Zufallsvariable X und der Verteilungsfunktion der Verteilung PX von X um das gleiche mathematische Objekt handelt.

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    • Die Autoren
    - Prof. Dr. Guido Walz

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