概率论与数理统计-期望和方差expectation and variance

本文详细介绍了概率论中的期望和方差概念。期望包括离散型和连续型的定义,以及函数期望的计算,强调了期望的性质。方差部分阐述了其衡量数据偏离期望程度的作用,给出了离散型和连续型的方差公式,并探讨了几种常见离散分布(如伯努利、几何和二项分布)的期望和方差。最后,文章还提及了其他相关公式,如方差的性质和不等式。

期望

定义:

离散型

数学期望其实就是加权平均数。
mX=E[X]=∑x∈EXxpX(x)=∑kxkpX(xk)m_X = E[X] = \sum_{x \in E_X}xp_X(x) = \sum_k x_k p_X(x_k)mX=E[X]=xEXxpX(x)=kxkpX(xk)
只有上述级数绝对收敛时,期望才存在。
可以通过思考无数次实验的平均值来证明期望的公式。

连续型

假设X的pdf是f(x),如果∫−∞+∞xf(x)绝对收敛,则E(X)=∫−∞+∞xf(x)。假设X的pdf是f(x),如果\int_{-\infty}^{+\infty}xf(x)绝对收敛,则E(X) = \int_{-\infty}^{+\infty}xf(x)。Xpdff(x)+xf(x)E(X)=+xf(x)

函数的期望

一维变量

令Y=g(X),E(X)=∑k=1ng(xk)P(Xk)令Y = g(X),E(X) =\sum_{k=1}^{n}g(x_k)P(X_k) Y=g(X)E(X)=k=1ng(xk)P(Xk)
可以直接用X的pmf来求。

二维变量

Z=g(X,Y)Z = g(X,Y)Z=g(X,Y)的期望:
E(Z)=∑i∑jg(xi,yj)PijE(Z) = \sum_i \sum_j g(x_i,y_j)P_{ij}E(Z)=ijg(

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