数学期望

数学期望⽬录数学期望定义离散型随机变量ξ有分布列x1x2⋯x k⋯p1p2⋯p k⋯如果级数 ∑k x k p k绝对收敛，则记Eξ=∑k x k p k称为ξ的数学期望.定义连续型随机变量ξ有密度函数p(x) ，若∫+∞−∞|x|p(x)dx<∞ ，则称Eξ=∫+∞−∞xp(x)dx为ξ的数学期望.定义随机变量ξ有分布函数F(x) ，若∫+∞−∞|x|dF(x)<∞ ，则称Eξ=∫+∞−∞xdF(x)为ξ的数学期望.设ξ为随机变量，η=f(ξ) ，则Eη=∫+∞−∞f(y)dFξ(y)当ξ连续时有密度函数p(x) ，则Eη=∫+∞−∞f(y)p(y)dy随机变量ξ,η独⽴同分布当且仅当对任意有界连续函数f有Ef(ξ)=Ef(η) .条件期望定义设ξ=x时，η的条件分布函数为Fη|ξ(y|x) ，则条件期望为E(η|ξ=x)=∫+∞−∞ydFη|ξ(y|x)若有条件分布列pη|ξ(y j|x) ，则E(η|ξ=x)=∑j y j pη|ξ(y j|x)若有条件密度函数pη|ξ(y|x) ，则E(η|ξ=x)=∫+∞−∞ypη|ξ(y|x)dy显然，若ξ,η相互独⽴，则E(η|ξ=x)=Eη .定理条件期望E(η|ξ=x) 可看作是x的函数，记为m(x) ，则m(ξ) 是随机变量，称m(ξ) 为已知ξ时η的条件期望，记为E(η|ξ) ，从⽽条件期望的数学期望有E[E(η|ξ)]=EηProof.利⽤期望定义m(x)=E(η|ξ=x)=∫+∞−∞ypη|ξ(y|x)dy=∫+∞−∞y p(x,y) pξ(x)dy则有E[E(η|ξ)]=E(m(ξ))=∫+∞−∞m(x)pξ(x)dx代⼊即证；直观上，E(η|ξ) 为在给定的ξ下的η的期望，它是ξ的函数，再求期望时，实际上是对所有的ξ求η的期望.全期望公式当ξ为离散型随机变量，记p i=P(ξ=x i) ，则Eη=∑i p i E(η|ξ=x i)[] Loading [MathJax]/jax/element/mml/optable/BasicLatin.js它是上⾯等式的直接推导.性质加法性质：Eξ1,⋯,Eξn存在，则∀c1,⋯,c n及b，有En∑i=1c iξi+b=n∑i=1c i Eξi+b乘法性质：若ξ1,⋯,ξn相互独⽴，Eξ1,⋯,Eξn存在，则E(ξ1⋯ξn)=Eξ1⋯Eξn有界收敛定理：设∀ω∈Ω有lim，且\forall n\ge 1,\ |\xi_n|\le M，则\lim_{n\to\infty}E\xi_n = E\xiE(h(\xi)\eta|\xi) = h(\xi)E(\eta|\xi) .柯西-施⽡茨不等式：|E(XY|Z)|\le \sqrt{E(X^2|Z)}\cdot \sqrt{E(Y^2|Z)} .⽅差定义称\xi-E\xi为\xi关于均值E\xi的离差，若E(\xi-E\xi)^2存在有限，则称其为\xi的⽅差，记作Var\xi或D\xiVar\xi = E(\xi-E\xi)^2 = E\xi^2 - (E\xi)^2为了统⼀量纲，有时使⽤标准差\sqrt{Var\xi} .切⽐雪夫不等式若⽅差存在，则\forall \epsilon>0，有P(|\xi-E\xi|\ge\epsilon)\le\dfrac{Var\xi}{\epsilon^2}Proof.⾮常巧妙的放缩法\begin{aligned} P(|\xi-E\xi|\ge\epsilon) &= \int_{|x-E\xi|\ge\epsilon}dF(x)\\ &\le \int_{|x-E\xi|\ge\epsilon}\dfrac{(x-E\xi)^2}{\epsilon^2}dF(x)\\ &\le \int_{-\infty}^{+\infty}\dfrac{(x-E\xi)^2}{\epsilon^2}dF(x)\\ &= \dfrac{1}{\epsilon^2}\int_{-\infty}^{+\infty}(x-E\xi)^2dF(x)\\ &= \dfrac{Var\xi}{\epsilon^2} \end{aligned}切⽐雪夫不等式说明\xi离均值E\xi的距离，被⽅差所控制，即\xi落在(E\xi-\epsilon,E\xi+\epsilon)的概率⼤于1-\frac{Var\xi}{\epsilon^2} .性质Var\xi = 0 \Leftrightarrow P(\xi=c)=1；切⽐雪夫不等式的直接推论.Var(c\xi+b) = c^2Var\xi .Var\xi \le E(\xi-c)^2 .加法性质：Var\left(\sum_{i=1}^n\xi_i\right) = \sum_{i=1}^nVar\xi_i + 2 \sum_{1\le i<j\le n} Cov(\xi_i,\xi_j)若\xi_1,\cdots,\xi_n两两独⽴，则Var\left(\sum_{i=1}^n\xi_i\right) = \sum_{i=1}^nVar\xi_i此时Cov(\xi_i,\xi_j) = 0 .协⽅差定义设\xi_i,\xi_j有联合分布F_{ij}(x,y)，若E|(\xi_i-E\xi_i)(\xi_j-E\xi_j)|<\infty，称E(\xi_i-E\xi_i)(\xi_j-E\xi_j) = \int_{-\infty}^{+\infty}\int_{-\infty}^{+\infty}(x-E\xi_i)(y-E\xi_j)dF_{ij}(x,y)为\xi_i,\xi_j的协⽅差，记作Cov(\xi_i,\xi_j) .性质Cov(\xi,\eta) = Cov(\eta,\xi) = E\xi\eta-E\xi E\eta\begin{aligned} E(\xi-E\xi)(\eta-E\eta) &= \int_{-\infty}^{+\infty}\int_{-\infty}^{+\infty}(x-E\xi)(y-E\eta)dF(x,y)\\ &= \int_{-\infty}^{+\infty}\int_{-\infty}^{+\infty}(xy-xE\eta-yE\xi+E\xi E\eta)dF(x,y)\\ &= E\xi\eta - 2E\xi E\eta + E\xi E\eta = E\xi\eta - E\xi E\eta \end{aligned}加法性质：Cov\left(\sum_{i=1}^n\xi_i,\eta\right) = \sum_{i=1}^nCov(\xi_i,\eta)Cov(a\xi+c,b\xi+d) = abCov(\xi,\eta) .Cov(\xi,\eta) \le \sqrt{Var\xi}\sqrt{Var\eta} .Cov(a\xi+b\eta,c\xi+d\eta) = acCov(\xi,\xi) + (ad+bc)Cov(\xi,\eta) + bdCov(\eta,\eta) .协⽅差矩阵协⽅差矩阵的元素是随机向量各分量两两之间的协⽅差B = E(\xi-E\xi)(\xi-E\xi)^T = \left( \begin{matrix} b_{11} & b_{12} & \cdots & b_{1n}\\ b_{21} & b_{22} & \cdots & b_{2n}\\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots\\ b_{n1} & b_{n2} & \cdots & b_{nn}\\ \end{matrix} \right),\quad b_{ij} = Cov(\xi_i,\xi_j)容易看出B对称半正定.若有变换\eta = C\xi，则有EC(\xi-E\xi)(C(\xi-E\xi))^T = CBC^T为\eta的协⽅差矩阵.⼆维随机向量的协⽅差矩阵C = \left( \begin{matrix} Var\xi & E\xi\eta - E\xi E\eta\\ E\xi\eta - E\xi E\eta & Var\eta \end{matrix} \right)相关系数的计算r_{\xi,\eta} = \dfrac{Cov(\xi,\eta)}{\sqrt{Var\xi Var\eta}}相关系数为0则不相关.相关系数定义令\xi^* = (\xi-E\xi)/\sqrt{Var\xi},\ \eta^* = (\eta-E\eta)/\sqrt{Var\eta}，称r_{\xi\eta} = Cov(\xi^*,\eta^*) = E\xi^*E\eta^*为\xi,\eta的相关系数.柯西-施⽡茨不等式()任意随机变量\xi,\eta有|E\xi\eta|^2\le E\xi^2E\eta^2等式成⽴当且仅当\exists t_0,\ \mathrm{s.t.}\ P(\eta=t_0\xi) = 1 .Proof.考虑u(t) = E(\eta-t\xi)^2 = t^2E\xi^2-2tE\xi\eta+E\eta^2\ge 0，分析判别式即可.性质|r_{\xi\eta}| \le 1，并且当|r_{\xi\eta}| = 1，称\xi,\eta以概率1线性相关；若|r_{\xi\eta}| = 0，称\xi,\eta不相关.若⽅差有限，则有等价条件Cov(\xi,\eta) = 0\xi,\eta不相关E\xi\eta = E\xi E\etaVar(\xi+\eta) = Var\xi + Var\eta若\xi,\eta独⽴，且它们⽅差有限，则\xi,\eta不相关.对⼆元正态随机向量，两个分量不相关与独⽴等价.矩⽅差、协⽅差本质上都是对随机变量分布分离程度的度量，可以⽤矩的概念进⾏推⼴.原点矩：m_k=E\xi^k，称为k阶原点矩中⼼距：c_k = E(\xi-E\xi)^k，称为k阶中⼼矩绝对矩：M_{\alpha} = E|\xi|^{\alpha},\ \alpha\in\mathbb{R}，称为\alpha阶绝对矩。

数学期望常用公式总结高中
数学期望是统计学中一个重要的概念，它用来衡量一组数据的平均值。

它有助于研究者分析数据，从而得出有效的结论。

在高中数学中，我们常用的数学期望公式有以下几种：（1）
期望的基本公式：期望就是数据的平均值。

其公式为：E(X) = ∑xP(x)，其中E(X)表示期望，∑x表示每个可能的观测值的总和，P(x)表示每个观测值的概率。

（2）期望的期望公式：期望的期望公式表示期望可以用
来计算另一个期望。

其公式为：E(E(X)) = ∑E(X)P(X)，其中
E(E(X))表示期望的期望，∑E(X)表示每个可能的观测值的期望值的总和，P(X)表示每个观测值的概率。

（3）期望的条件期望公式：期望的条件期望公式表示期
望可以用来计算另一个条件期望。

其公式为：E(E(X|Y)) =
∑E(X|Y)P(Y)，其中E(E(X|Y))表示条件期望的期望，∑E(X|Y)
表示每个可能的观测值的条件期望的总和，P(Y)表示每个条件的概率。

（4）期望的离散概率分布公式：期望的离散概率分布公
式表示期望可以用来计算离散概率分布的期望值。

其公式为：E(X) = ∑xP(x)，其中E(X)表示离散概率分布的期望值，∑x表
示每个可能的观测值的总和，P(x)表示每个观测值的概率。

以上就是高中数学中常用的数学期望公式。

它们可以帮助我们更准确地分析数据，从而得出有效的结论。

数学期望性质数学期望性质_________________________数学期望，也称为期望值，是统计学中一种基本概念。

它用来反映一系列随机变量的可能取值的可能性，并用来衡量它们的结果，也就是说，它指的是一个离散或连续随机变量的预期平均值。

数学期望是一个重要的概念，它在很多领域都有用武之地，例如经济学、金融学、保险学、管理学、社会学、心理学和数理统计学等。

它也可以用于预测和分析复杂的模式，例如蒙特卡洛方法、随机行为、决策理论和数学经济学。

一般来说，数学期望是一种性质，它可以用于度量随机变量的表现，以及评估不同事件发生的可能性。

其中，根据不同的概念，数学期望的定义也有所不同，但其基本性质是一致的。

数学期望性质是指一个随机变量取值的平均值，这个平均值取决于每个可能的取值所对应的概率。

数学期望也可以定义为求和项中每个条件概率乘以它们对应的取值之和。

这就意味着，如果一个随机变量x的数学期望为E(x)，那么E(x)就是x的每一个取值的概率加权平均值。

数学期望也具有加法性质，即如果两个随机变量x和y都具有数学期望E(x)和E(y)，则E(x+y)=E(x)+E(y)。

这就意味着，对于任意两个随机变量，它们的数学期望之和就是它们各自的数学期望之和。

此外，数学期望也具有乘法性质，即如果一个随机变量x具有数学期望E(x)，则E(cx)=cE(x)，其中c是一个常数。

这意味着，当我们将一个随机变量乘以一个常数时，它的数学期望也会随之变化。

此外，数学期望还具有其他特性，例如对数特性、平方根特性、多元特性等。

其中，对数特性表明如果一个随机变量x具有数学期望E(x)，则E(log x)=log E(x)；平方根特性表明如果一个随机变量x具有数学期望E(x)，则E(sqrt x)=sqrt E(x)；多元特性表明如果一个随机变量x具有数学期望E(x)，则E(f(x))=f(E(x))。

通过对数学期望性质的认识，我们就能够更好地理解随机变量的表现。

数学期望公式第一篇：基础概念与定义数学期望是概率论中的一个重要概念，它可以用于描述随机变量的平均值，也可以用于评价随机事件的平均结果。

在现代数学、统计学以及应用科学等领域，数学期望被广泛应用。

本文将介绍数学期望的基础概念与定义。

数学期望，又称为期望值或期望数，是指对于一组数据，分别乘以它们出现的概率后再相加得到的结果。

从数学上来说，对于一个离散型随机变量X，它的数学期望E(X)可以用下面的公式来表示：E(X) = Σ(x*p(x))其中，x为X的可能取值，p(x)为X取值为x的概率，Σ表示对所有可能取值x的求和操作。

同样的，对于一个连续型随机变量X，它的数学期望E(X)可以用下面的积分形式来表示：E(X) = ∫x*f(x)dx其中，f(x)为X的概率密度函数。

在实际应用中，数学期望可以用来解决很多问题。

例如，对于平均身高为175cm的人群，如果我们想知道某一个个体身高与平均身高的差距有多大，我们可以计算出这个人的身高与平均身高的差值，并将其除以人群总数。

这样，得到的结果就是所有个体身高与平均身高之差的平均值，即身高的数学期望。

通过比较这个差值与标准差，我们可以了解这个人的身材是否比较健康和匀称。

另外，数学期望还可以用于描述随机事件的效果。

例如，当我们掷骰子时，我们可以计算出每个点数和其对应的概率，然后将它们相乘再相加，得到的结果就是掷骰子的数学期望。

如果我们掷了十次骰子，我们可以将每次掷骰子得到的点数的平均值与掷骰子的数学期望相比较，了解我们掷骰子的效果如何。

总之，数学期望是衡量随机变量的均值的一种方法，它可以用于处理多种实际问题。

在实际应用中，要根据实际情况选择相应的数学期望公式进行计算和分析。

在下一篇文章中，我们将继续介绍数学期望的一些重要性质和应用。

第二篇：数学期望的性质和应用数学期望作为概率论中的一个重要概念，其具有多种性质和应用。

通过了解这些性质和应用，我们可以更深入地了解数学期望的本质。

期望计算公式
期望计算公式：E（x）=∫xf（x）dx。

在概率论和统计学中，数学期望(mean)（或均值，亦简称期望）是试验中每次可能结果的概率乘以其结果的总和，是最基本的数学特征之一。

它反映随机变量平均取值的大小。

数学（mathematics或maths，其英文来自希腊语，“máthēma”；经常被缩写为“math”），是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科，从某种角度看属于形式科学的一种。

数学家和哲学家对数学的确切范围和定义有一系列的看法。

而在人类历史发展和社会生活中，数学也发挥着不可替代的作用，也是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。

数学期望的计算性质
数学期望的计算性质：
1、设X是随机变量，C是常数，则E（CX）=CE（X）。

2、设X，Y是任意两个随机变量，则有E（X+Y）=E（X）+E（Y）。

3、设X，Y是相互独立的随机变量，则有E（XY）=E（X）E（Y）。

4、设C为常数，则E（C）=C。

在概率论和统计学中，数学期望（或均值，亦简称期望）是试验中每次可能结果的概率乘以其结果的总和，是最基本的数学特征之一。

它反映随机变量平均取值的大小。

需要注意的是，期望值并不一定等同于常识中的“期望”“期望值”也许与每一个结果都不相等。

期望值是该变量输出值的平均数。

期望值并不一定包含于变量的输出值集合里。

大数定律表明，随着重复次数接近无穷大，数值的算术平均值几乎肯定地收敛于期望值。

数学⾥⾯期望值是什么？怎么求？数学⾥⾯期望值是什么？怎么求？⼀、总结⼀句话总结：> 在概率论和统计学中，数学期望(mean)（或均值，亦简称期望）是试验中每次可能结果的概率乘以其结果的总和，是最基本的数学特征之⼀。

它反映随机变量平均取值的⼤⼩。

1、数学期望实例?> 筛⼦摇每⼀个值（1-6）的概率是1/6，则摇到点的期望=1*1/6+2*1/6+3*1/6+4*1/6+5*1/6+6*1/6=21/6=3.5⼆、数学⾥⾯期望值是什么？怎么求？在概率论和统计学中，数学期望(mean)（或均值，亦简称期望）是试验中每次可能结果的概率乘以其结果的总和，是最基本的数学特征之⼀。

它反映随机变量平均取值的⼤⼩。

期望值计算：例⼦某城市有10万个家庭，没有孩⼦的家庭有1000个，有⼀个孩⼦的家庭有9万个，有两个孩⼦的家庭有6000个，有3个孩⼦的家庭有3000个。

则此城市中任⼀个家庭中孩⼦的数⽬是⼀个随机变量，记为X。

它可取值0，1，2，3。

其中，X取0的概率为0.01，取1的概率为0.9，取2的概率为0.06，取3的概率为0.03。

则，它的数学期望扩展资料：期望值学术解释：1.期望值是指⼈们对所实现的⽬标主观上的⼀种估计；2.期望值是指⼈们对⾃⼰的⾏为和努⼒能否导致所企求之结果的主观估计,即根据个体经验判断实现其⽬标可能性的⼤⼩；3.期望值是指对某种激励效能的预测；4.期望值是指社会⼤众对处在某⼀社会地位、⾓⾊的个⼈或阶层所应当具有的道德⽔准和⼈⽣观、价值观的全部内涵的⼀种主观愿望。

期望的来源：在17世纪，有⼀个赌徒向法国著名数学家帕斯卡挑战，给他出了⼀道题⽬：甲⼄两个⼈赌博，他们两⼈获胜的机率相等，⽐赛规则是先胜三局者为赢家，⼀共进⾏五局，赢家可以获得100法郎的奖励。

当⽐赛进⾏到第四局的时候，甲胜了两局，⼄胜了⼀局，这时由于某些原因中⽌了⽐赛，分配这100法郎：⽤概率论的知识，不难得知，甲获胜的可能性⼤，⼄获胜的可能性⼩。