Gaußsche Integralfunktion

Die Gauß Carl Friedrich Gauß, 1777-1855, deutscher Mathematiker sche Integralfunktion $$\Phi(t)=\int\limits_{-\infty}^{t}{\varphi(x)\,\mathrm{d}x}=\int\limits_{-\infty}^{t}{\frac{1}{\sqrt{2\pi}} e^{-\frac{1}{2} x^2}\,\mathrm{d}x}$$ misst die linke Randfläche unter der Glockenkurve der Dichtefunktion \(\varphi\). \(\Phi\) ist also die zu \(\varphi\) gehörende Verteilungsfunktion und Integralfunktion von \(\varphi\).

\(\Phi\) lässt sich nicht durch elementare Funktionen ausdrücken. Man kann sie jedoch mit Hilfe numerischer Methoden beliebig genau berechnen und tabellieren. Die Bestimmung von Wahrscheinlichkeiten mit Hilfe der Integralfunktion \(\Phi\) reduziert sich auf die Berechnung verschiedener Flächentypen:

ganze Fläche

\(F = \Phi (\infty) = 1\) \(P(0 \le X \le n)\)

linke Randfläche (t > 0)

\(F = \Phi (t)\) \(\approx P(X \le k)\)

rechte Randfläche (t > 0)

F = 1 − Φ(t)

linke Randfläche (t < 0)

F = Φ(−t) = 1 − Φ(t)

Mittelfläche

F = Φ(t2) − Φ(t1)

symmetrische Mittelfläche

F = Φ(t) − Φ(−t) = 2 · Φ(t) − 1

Mit der Gaußschen Integralfunktion \(\Phi\) und den Ergebnissen der vorausgehenden Seite erhalten wir zusammenfassend:

Ist \(X\) eine \(B(n;p)\)-verteilte Zufallsgröße mit \(\mu=np\) und \(\sigma^2=np(1-p)\), und ist \(k_1, k_2 \in \{0,1, \ldots, n \}\), so gilt für große \(n\) und beliebige \(p\) die integrale Näherungsformel von de Moivre Abraham de Moivre (1667-1754), französicher Mathematiker - Laplace Pierre-Simon (Marquis de) Laplace (1749-1827), französischer Mathematiker und Astronom : $$P(k_1\le X \le k_2)\approx \Phi \left(\frac{k_2+0,5-\mu}{\sigma}\right)-\Phi \left(\frac{k_1-0,5-\mu}{\sigma}\right)$$

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