4.1数学期望
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第四章 随机变量的数字特征4.1 数学期望一、知识点1、一维离散型随机变量的数学期望:P {X =x k }=p k ,k =1,2,⋯,若级数∑x k p k n k=1绝对收敛,则数学期望E (X )=∑x k p k n k=1.2、一维连续型随机变量的数学期望:随机变量X 的概率密度为f(x),若积分∫xf(x)+∞−∞dx 绝对收敛,则数学期望E (X )=∫xf(x)+∞−∞dx . 3、一维随机变量函数的数学期望:不用计算Y 的分布律或概率密度,只要利用X 的分布律或概率密度即可计算E (Y ).设Y 是随机变量X 的函数,Y =g (X ),且g(X)是连续函数.(1)X 为离散型随机变量:P {X =x k }=p k ,k =1,2,⋯,若级数∑g(x k )p k n k=1绝对收敛,则数学期望E (Y )=∑g(x k )p k n k=1.(2)X 为连续型随机变量:概率密度函数为f(x),若积分∫g(x)f(x)+∞−∞dx 绝对收敛,则数学期望E (Y )=∫g(x)f(x)+∞−∞dx . 4、数学期望的性质:(1)E (C )=C (C 为任意常数);(2)E (CX )=CE(X)(C 为任意常数);(3)E (X ±Y )=E (X )±E(Y);(4)若X 与Y 相互独立,则有E (XY )=E (X )E(Y).(充分非必要).5、二维随机变量的数学期望:随机变量X ,Y 的函数Z =g(x,y),且 g(x,y)是连续函数.(1)Z 为离散型随机变量:E (Z )=E (g(XY))=∑∑g(x i ,y j )p ij ∞i=1∞j=1; (2)Z 为连续型随机变量:E (Z )=E (g(XY))=∫∫g(x,y)f(x,y)+∞−∞dxdy +∞−∞. 特别类型:若Z =f (x,y )=X ,则 E (Z )=∫∫xf(x,y)+∞−∞dxdy +∞−∞(法一); 利用边缘分布⇒ E (Z )=E (X )=∫xf X (x)+∞−∞dx (法二). 二、重点:1、求离散型和连续型随机变量的数学期望;2、求随机变量函数的数学期望;3、利用性质求数学期望;4、数学期望的应用.三、难点:数学期望的求法和数学期望的应用.。
第四章 随机变量的数字特征随机变量是用来描述随机事件的。
随机变量的分布是考察这些事件的概率。
有时,我们不必知道随机变量的概率分布(因为要确定随机变量的概率分布并不是一件容易的事情),而只需要弄清它某特征就够了,这些特征即是我们下面要讨论的数字特征。
例如“平均值”、“方差”等。
§4.1 数学期望简单地说,数学期望即是一种平均值—加权平均值。
一、平均值1. 算术平均值:例:某班有10个人,第i 个人的分数为a i ,则此班的平均分数为1101210()a a a +++ 2. 加权平均值:续上例:某班10人,10%的人得60分,30%的人得62分,40%的人得75分,20%的人得93分,则平均分数为 10%6030%6240%7520%93832⨯+⨯+⨯+⨯=. 3. 经济中的期望值 某项投资有三种结果:30%的可能性获利:10000元; 40%的可能性获利:20000元; 30%的可能性获利:-20000元。
你如何作出决策?第一步是考虑此项投资的预期收益: 30%1000040%2000030%2000050000⨯+⨯+⨯-=>() 即平均说来(假设此项投资可重复进行多次),可获利5000元,值得考虑。
这里的预期,即是数学期望。
数学期望即是一种加权平均值,其中的权数为取此值的概率。
二、数学期望1. 离散型随机变量的数学期望定义:设X 为离散型随机变量,其分布律为 P X x p i i i ())== (=1 , 2 ,如果级数x p i i i =∞∑1绝对收敛,则称此级数x p i i i =∞∑1为随机变量X 的数学期望,记为EX ,即EX x p i i i ==∞∑1如果级数x p i i i =∞∑1不绝对收敛,随机变量X 的数学期望不存在。
例1:一批产品有10件正品,3件次品,现从中重复抽取,每次一件,直到抽得正品为止,问平均需要抽取多少次?解:记抽取次数为X ,则X 的概率分布为P X i i i ()==⎛⎝ ⎫⎭⎪=-313101311, 2 , 则平均需要抽取的次数即为X 数学期望EX x p i i i i i i i i i ==⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪⋅=⋅⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪===∞-=∞-=∞∑∑∑111113131013101331313.例2:一次射击命中目标的概率为p ,问平均需要多少次射击,目标才被命中?(p +q =1)EX x p k pq p k q pk k k k k k k ==⋅=⋅⋅===∞-=∞-=∞∑∑∑1111112. 连续型随机变量的数学期望定义:设连续型随机变量X 的密度函数为p (x ),如果积分 xp x dx ()-∞+∞⎰绝对收敛,则称此积分值为随机变量X 的数学期望,即 EX xp x dx =-∞+∞⎰()例3:设X 服从[a , b ]上的均匀分布,求EX 。