Lecture 7: Multiple Discrete Random Variables: Expectations, Conditioning, Independence

这篇博客探讨了概率论中的条件概率和独立事件的概念。文章详细解释了∑xPX∣Y(x∣y)=1sum_xP_X|Y(x|y)=1∑x​PX​∣Y(x∣y)=1的性质,并通过数学公式展示了两个事件独立时的乘法定理。作者强调,若X和Y独立,则E[XY]=E[x]∗E[y],且g(X)和h(Y)也将独立。此外,文章建议将复杂随机变量分解为简单随机变量来简化问题,并介绍了0-1指示变量在概率分析中的作用。

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前言 这节课主要是复习
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补充 ∑ x P X ∣ Y ( x ∣ y ) = 1 \sum_xP_X|Y(x|y) = 1 xPXY(xy)=1

同理三个事件的PMF P X , Y , Z ( x , y , z ) P_{X,Y,Z}(x,y,z) PX,Y,Z(x,y,z)
P X ( x ) = ∑ y , z P X , Y , Z ( x , y , z ) P_X(x) = \sum_{y,z}P_{X,Y,Z}(x,y,z) PX(x)=y,zPX,Y,Z(x,y,z)
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首先应该注意对所有的x,y,z上面的条件都要成立才有独立。
P X ∣ Y ( x ∣ y ) = P X ( x ) P_{X|Y}(x|y) = P_X(x) PXY(xy)=PX(x) 给出新的信息 Y= y并没有对X= x的概率产生影响,这个式子 不能用作定义,因为 P Y ( y ) P_Y(y) PY(y)必须大于0

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如果 X 和Y是independent
那么有 P X , Y ( x , y ) = P X ( x ) ∗ P Y ( y ) P_{X,Y}(x,y) = P_X(x) * P_Y(y) PX,Y(x,y)=PX(x)PY(y)
因为
E [ X Y ] = ∑ X ∑ Y x ∗ y ∗ P X , Y ( x , y ) = ∑ X ∑ Y x ∗ y ∗ P X ( x ) ∗ P Y ( y ) = ∑ X x ∗ P X ( x ) ∗ ∑ Y y ∗ P Y ( y ) = E [ x ] ∗ E [ y ] E[XY] = \sum_X\sum_Y x*y*P_{X,Y}(x,y)\\ = \sum_X\sum_Y x*y*P_X(x) * P_Y(y)\\ = \sum_X x*P_X(x) * \sum_Yy*P_Y(y)\\ = E[x] * E[y] E[XY]=XYxyPX,Y(x,y)=XYxyPX(x)PY(y)=XxPX(x)YyPY(y)=E[x]E[y]
同理有 E [ g ( X ) h ( Y ) ] = E [ g ( x ) ] ∗ E [ h ( y ) ] E[g(X)h(Y)] = E[g(x)] * E[h(y)] E[g(X)h(Y)]=E[g(x)]E[h(y)]
也可以这么理解
If X and Y are independent, what does it mean? X does not convey any information about Y. If X conveys no information about Y, does X convey information about h(Y)? No. If X tells me nothing about Y, nothing new, it shouldn’t tell me anything about h(Y).

Now, if X tells me nothing about h of h(Y), could g(X) tell me something about h(Y)? No. So the idea is that, if X is unrelated to Y, doesn’t have any useful information, then g(X) could not have any useful information for h(Y). So if X and Y are independent, then g(X) and h(Y) are also independent.

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只有当两个random variable是独立的时候方差才能相加,不然会有协方差的项。
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如果原始的random variable太复杂的话,可以转化成多个random variable。
There’s lots of problems in probability that you can approach really nicely by breaking up the random variable of interest into a sum of simpler and more manageable random variables. And if you can make it to be a sum of random variables that are just 0’s or 1’s, so much the better. Life is easier. Random variables that take values 0 or 1, we call them indicator variables. They indicate whether an event has occurred or not.
举个例子
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