概率统计D 04.01 随机变量的数字特征

本文介绍了随机变量的数学期望、方差、协方差及矩等数字特征的概念和计算方法,包括离散型和连续型随机变量的情况,并通过多个实例进行说明。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

 

, 
 

§4.1 

 

1.,0.2,0.70.1.,0.400.20;0.10.,? 
 

XY 0.100.1 0.200.7 0.400.2     

n,n 1 ,n 2 ,n 3 ,n 1 +n 2 +n 3 =n.n:0.1n 1 +0.2n 2 +0.4n 3 ,:0.1×n 1 n +0.2×n 2 n +0.4×n 3 n n 1 n ,n 2 n n 3 n {X=0.10}{X=0.20}{X=0.40}.n,n 1 n ,n 2 n n 3 n 0.1,0.7,0.2,:0.1×0.1+0.2×0.7+0.4×0.2=0.21()X. 

1.X 
XY x 1 p 1  x 2 p 2   x k p k       
 
E(X)= k=1  x k p k ()(1)X(). 

2.Xp(01),X. 
X 
XY 01p 1p     
E(X)=0×(1p)+1×p=p. 

3.XB(n,p),E(X). 
:X:p k =P{X=k}=C k n p k (1p) nk ,k=0,1,2,,nE(X)= k=0 n kp k = k=1 n kn!k!(nk)! p k (1p) nk =np k=1 n C k1 n1 p k1 (1p) (n1)(k1) =np(p+1p) n1 =np 

4.Xπ(λ),E(X). 
:p k =P{X=k}=λ k k! e λ ,k=0,1,2,E(X)= k=0  kp k = k=1  kλ k k! e λ =λe λ  k=1  λ k1 (k1)! =λe λ e λ =λ 

5.102,3. 
:X3,0,1,2,:P{X=0}=(83)(103) =715 ,P{X=1}=(82)(21)(103) =715 ,P{X=2}=(82)(22)(103) =115 ,E(X)=0×715 +1×715 +2×115 =35  

 

2.Xf(x),E(X)= +  xf(x)dx()(2)X(). 

6.X[a,b],E(X). 
:X 
f(x)=⎧ ⎩ ⎨ 1ba ,ax<b,0,  
E(X)= +  xf(x)dx= b a x1ba dx=a+b2  

7.Xλ,E(X). 
:X 
f(x)={λe λx ,x0,0,.  
E(X)= +  xf(x)dx= + 0 xλe λx dx=1λ  

8.XN(μ,σ 2 ),E(X). 
:f(x)=12π − −   σ e (xμ) 2 2σ 2   ,<x<+ 
E(X)= +  xf(x)dx= +  x2π − −   σ e (xμ) 2 2σ 2   dx= xμσ =t 12π − −     +  (σt+μ)e t 2 2  dt=σ2π − −     +  te t 2 2  dt+μ +  12π − −    e t 2 2  dt=μ 

 

1.YX:Y=g(X);(1)X,p k =P{X=x k },k=1,2,E(Y)=E[g(X)]= k=1  g(x k )p k (3)(2)X,f(x),E(Y)=E[g(X)]= +  g(x)f(x)dx(4) 

9.X 
XP 21/6 11/3 01/4 1/21/12 11/6     
E(X 2 ),E(aX+b). 
:E(X 2 )=(2) 2 ×16 +(1) 2 ×13 +0 2 ×14 +(12 ) 2 ×112 +1 2 ×16 =1916 E(aX+b)=(2a+b)×16 +(a+b)×13 +b×14 +(12 a+b)×112 +(a+b)×16 =1124 a+b 

10.XN(0,1),E(X 2 ). 
:E(X 2 )= +  x 2 φ(x)dx=12π − −     +  x 2 e x 2 2  dx=1 

11.X(0,a),Y=kX 2 . 
:Xf(x)=⎧ ⎩ ⎨ 1a ,0<x<a,0,  
E(Y)=E(kX 2 )= +  kx 2 f(x)dx= a 0 kx 2 1a dx=13 ka 2  

12.X 
f(x)=⎧ ⎩ ⎨ 12 cosx,π2 <x<π2 ,0,  
Y=sinX,Z=cosX,E(Y),E(Z). 
:E(Y)=E(sinx)= +  sinxf(x)dx= +π2  π2  sinx12 cosxdx=0 
E(Z)=E(cosX)= +  cosxf(x)dx= +π2  π2  cosx12 cosxdx= π2  0 1+cos2x2 dx=π4  

2.ZXYZ=g(x,y);(1)(X,Y),f(x,y),E(Z)=E[g(X,Y)]= +   +  g(x,y)f(x,y)dxdy(5)(2)(X,Y),:p ij =P{X=x i ,Y=y j },i,j=1,2,E(Z)=E[g(X,Y)]= j=1   i=1  g(x i ,y i )p ij  

13.(X,Y) 
f(x,y)={x+y,0x1,0y1,0,  
E(X),E(XY). 
:E(X)= +   +  xf(x,y)dxdy= 1 0 dx 1 0 x(x+y)dy=712 E(XY)= +   +  xyf(x,y)dxdy= 1 0 dx 1 0 xy(x+y)dy=13  

(E(X)E(Y)) 

1.C,E(C)=C. 
2.E(CX)=CE(X). 
3.E(X±Y)=E(X)±E(Y). 
::E(X+Y)=E(X)+E(Y),. 
(X,Y)f(x,y),E(X+Y)= +   +  (x+y)f(x,y)dxdy= +   +  xf(x,y)dxdy+ +   +  yf(x,y)dxdy=E(X)+E(Y) 

4.XY,E(XY)=E(X)E(Y). 
:.(X,Y)f(x,y),XYf X (x)f Y (y).f(x,y)=f X (x)f Y (y),E(XY)= +   +  xyf(x,y)dxdy= +   +  xyf X (x)f Y (y)dxdy= +  xf X (x)dx +  yf Y (y)dy=E(X)E(Y) 

14.XY, 
f X (x)={2x,0<x<1,0, f Y (y)={e (y2) ,y>2,0,,  
E(XY). 
:E(XY)=E(X)E(Y)= +  xf X (x)dx +  yf Y (y)dy= 1 0 x2xdx + 2 ye (y2) dy=2 

:?X,f(x)=1π 11+x 2  ,<x<+ 

§4.2 

 

3.D(X)=E{[XE(X)] 2 }(6)X,D(X) − − − − −   X. 

 

1.X 
XP x 1 p 1  x 2 p 2   x k p k       
D(X)= k=1  [x k E(X)] 2 p k (7) 

2.X,f(x),D(X)= +  [xE(X)] 2 f(x)dx(8) 

3.D(X)=E(X 2 )[E(X)] 2 (9) 
:D(X)=E[XE(X)] 2 =E{X 2 2XE(X)+[E(X)] 2 }=E(X 2 )E[2XE(X)]+E[E(X)] 2 =E(X 2 )2E(X)E(X)+[E(X)] 2 =E(X 2 )[E(X)] 2  

1.Xp(01),D(X). 
XP 01p 1p    ,E(X)=p. 
E(X 2 )=0 2 ×(1p)+1 2 ×p=p,D(X)=E(X 2 )[E(X)] 2 =pp 2 =p(1p) 

2.Xπ(λ),D(X). 
p k =P{X=k}=λ k k! e λ ,k=1,2,,E(X)=λ,E(X 2 )=E[X(X1)+X]=E[X(X1)]+E(X),E[X(X1)]= k=0  k(k1)λ k e λ k! =λ 2 e λ  k=2  λ k2 (k2)! =λ 2 e λ e λ =λ 2 E(X 2 )=λ 2 +λ,D(X)=E(X 2 )[E(X)] 2 =λ 2 +λλ 2 =λ 

3X(a,b),D(X) 
:E(X)=a+b2 D(X)=E(X 2 )[E(X)] 2 = +  x 2 f(x)dx(a+b2 ) 2 = b a x 2 ba dx(a+b2 ) 2 =a 2 +ab+b 2 3 (a+b2 ) 2 =(ba) 2 12  

4.Xλ,D(X). 
f(x)={λe λx ,x>00,x0  
E(X)=1λ  
D(X)=E(X 2 )(E(X)] 2 = +  x 2 f(x)dx(E(X)] 2 = + 0 x 2 λe λx dx1λ 2  =21λ 2  1λ 2  =1λ 2   

5.XN(μ,σ 2 ),D(X). 
:D(X)=E{[XE(X)] 2 }= +  (xμ) 2 12π − −   σ e (xμ) 2 2σ 2   dx= t=xμσ   +  t 2 σ 2 12π − −   σ e t 2 2  σdt=σ 2  

 

1.C,D(C)=0. 
:D(C)=E[CE(C)] 2 =E[CC] 2 =E(0)=0 

2.D(CX)=C 2 D(X). 
:D(CX)=E[CXE(CX)] 2 =E{C 2 [XE(X)] 2 }=C 2 D(X). 

3.XY,:D(X±Y)=D(X)+D(Y) 
:D(X±Y)=E{[(X±Y)E(X±Y)] 2 }=E{[XE(X)]±[YE(Y)]} 2 =E{[XE(X)] 2 ±2[XE(X)][YE(Y)]+[YE(Y)] 2 }=E[XE(X)] 2 +E[YE(Y)] 2 ±2E{[XE(X)][YE(Y)]}=D(X)+D(Y)±2[E(X)E(X)][E(Y)E(Y)]=D(X)+D(Y) 

6.XB(n,p),D(X). 
:X i p(01),X 1 ,X 2 ,,X n ,X=X 1 +X 2 ++X n B(n,p).D(X)=D( i=1 n X i )= i=1 n D(X i )= i=1 n p(1p)=np(1p) 

7.XY,D(X)=2,YB(10,0.2),D(3X5Y). 
:D(3X5Y)=D(3X)+D(5Y)=3 2 D(X)+5 2 D(Y)=9×2+25×10×0.2×0.8=58 

8.E(X)D(X),D(X)>0,X  =XE(X)D(X) − − − − −    ,E(X  ),D(X  ). 
:E(X  )=E(XE(X)D(X) − − − − −    )=1D(X) − − − − −    E[XE(X)]=1D(X) − − − − −    [E(X)E(X)]=0D(X  )=D(XE(X)D(X) − − − − −    )=1D(X) D[XE(X)]=1D(X) [D(X)D(E(X))]=1X  =XE(X)D(X) − − − − −    X. 

9.X 1 ,X 2 ,,X n ,μσ 2 X ¯ =1n  i=1 n X i ,E(X ¯ ),D(X ¯ ),X ¯   . 
:E(X ¯ )=E(1n  i=1 n X i )=1n  i=1 n E(X i )=1n  i=1 n μ=μD(X ¯ )=D(1n  i=1 n X i )=1n 2   i=1 n D(X i )=1n 2   i=1 n σ 2 =σ 2 n X ¯   =X ¯ E(X ¯ )DX ¯  − − −    =X ¯ μσ n    

§4.3 

4.E{[XE(X)][YE(Y)]}XY,Cov(X,Y)=E{[XE(X)][YE(Y)]}.(10)ρ XY =Cov(X,Y)D(X) − − − − −   D(Y) − − − − −    (11)XY. 
Cov(X,Y)=E(XY)E(X)E(Y)(12) 
D(X±Y)=D(X)+D(Y)±2Cov(X,Y) 

1:Cov(X,Y)=Cov(Y,X).Cov(aX,bY)=abCov(X,Y).(a,b)Cov(X 1 +X 2 ,Y)=Cov(X 1 ,Y)+Cov(X 2 ,Y) 
2:|ρ XY |1,|Cov(X,Y)D(X)D(Y) − − − − − − − − −    
3:XY,Cov(X,Y)=0,ρ XY =0 
4:|ρ XY |=1:a,b,使P{Y=aX+b}=1ρ XY =0,XY. 

1.(X,Y): 
 X101 Y 11/81/81/8 01/801/8 11/81/81/8      
XY,XY. 
:(X,Y)XY 
 XP 13/8 02/8 13/8      
 YP 13/8 02/8 13/8      

E(X)=1×38 +0×28 +1×38 =0=E(Y)E(XY)= i,j x i y j p ij =0Cov(X,Y)=E(XY)E(X)E(Y)=0ρ XY =0,XY. 
P{X=1,Y=1}=18 ,P{X=1}P{Y=1}=38 ×38 =964 ,P{X=1,Y=1}P{X=1}P{Y=1},XY. 

2.(X,Y) 
f(x,y)=⎧ ⎩ ⎨ 1π ,x 2 +y 2 1,0,  
XY,. 
:D:x 2 +y 2 1E(X)= +   +  xf(x,y)dxdy= D xf(x,y)dxdy=1π  D xdxdy=1π  2π 0 dθ 1 0 r 2 cosθdr=0E(Y)=0,E(XY)=0,Cov(X,Y)=E(XY)E(X)E(Y)=0ρ XY =0,XY. 
f X (x)= +  f(x,y)dy=⎧ ⎩ ⎨ 2π 1x 2  − − − − −   ,|x|1,0,  
f Y (y)= +  f(x,y)dx=⎧ ⎩ ⎨ 2π 1y 2  − − − − −   ,|y|10,  
x=0,y=0,f X (0)f Y (0)=4π 2  ,f(0,0)=1π ,f(0,0)f X (0)f Y (0),XY. 

3.(X,Y) 
f(x,y)={1,|y|<x,0<x<1,0,  
:XY,. 
:E(X)= +   +  xf(x,y)dxdy= 1 0 dx x x x1dy=23 ,E(Y)= +   +  yf(x,y)dxdy= 1 0 dx x x ydy=0,E(XY)= +   +  xyf(x,y)dxdy= 1 0 dx x x xydy=0Cov(X,Y)=0,ρ XY =0,XY. 

 
f X (x)= +  f(x,y)dy={2x,0<x<1,0,  
f Y (y)= +  f(x,y)dx=⎧ ⎩ ⎨ ⎪ ⎪ 1+y,1<y<0,1y,0y<1,0,  
f(12 ,14 )=1,f X (12 )=1,f Y (14 )=34 ,f(12 ,14 )f X (12 )f Y (14 ),XY. 

4.(X,Y)N(μ 1 ,μ 2 ,σ 2 1 ,σ 2 2 ,ρ),(X,Y) 
f(x,y)=12πσ 1 σ 2 1ρ 2  − − − − −    exp{12(1ρ 2 ) [(xμ 1 ) 2 σ 2 1  2ρ(xμ 1 )(yμ 2 )σ 1 σ 2  +(yμ 2 ) 2 σ 2 2  ]} 
ρ XY . 
:XN(μ 1 ,σ 2 1 ),YN(μ 2 ,σ 2 2 ),Cov(X,Y)=E{[XE(X)][YE(Y)]}= +   +  (xμ 1 )(yμ 2 )f(x,y)dxdy=ρσ 1 σ 2 ,ρ(X,Y)=Cov(X,Y)D(X)D(Y) − − − − − − − − −    =ρ 

§4.4 

5.XY,E(X k )Xk;E{[EE(X)] k }Xk;E(X k Y l )XYk+l;E{[XE(X)] k [YE(Y)] l }XYk+l. 

XX  =XE(X)D(X) − − − − −    3E(X 3 )=E[XE(X)D(X) − − − − −    ] 3 =E[XE(X)] 3 [D(X)] 32   X;X  4E(X 4 )=E[XE(X)D(X) − − − − −    ] 4 =E[XE(X)] 4 [D(X)] 2  X. 

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值