mały|250x250px|prawo|Funkcja charakterystyczna zmiennej losowej o rozkładzie jednostajnym Jest ona rzeczywista, ponieważ odpowiada zmiennej losowej symetrycznej względem zera. Ogólnie jednak funkcje charakterystyczne mogą przyjmować wartości zespolone.

Funkcją charakterystyczną rozkładu prawdopodobieństwa nazywa się funkcję zadaną wzorem

gdzie:

– zbiory liczb rzeczywistych i zespolonych – jednostka urojona.

Jeżeli jest zmienną losową, a jest jej rozkładem, to jej funkcja charakterystyczna może być zapisana jako

gdzie to wartość oczekiwana.

Funkcja charakterystyczna, podobnie jak dystrybuanta, koduje pełną informację o rozkładzie. Istnieje dla każdej zmiennej losowej.

Funkcja charakterystyczna zmiennych ciągłych i dyskretnych Z definicji ogólnej, podanej we wstępie, wynikają następujące definicje szczegółowe:

(1) dla zmiennej losowej ciągłej o gęstości funkcja charakterystyczna jest transformatą Fouriera funkcji :

(2) dla zmiennej losowej dyskretnej o funkcji masy prawdopodobieństwa skupionej w punktach i wartościach funkcja charakterystyczna jest dana wzorem:

Przykład: Funkcja charakterystyczna rozkładu dwumianowego Rozkład dwumianowy ma dyskretny rozkład prawdopodobieństwa

gdzie,

gdzie:

, – symbol Newtona (współczynnik dwumianowy)