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  • 数学期望

    数学期望的性质

    ​ 若有定义在(Omega)上的离散型随机变量X,它的取值只有一个数c,那么显然(p(X=c)=1)。它的期望就为(E(X)=c*p(X=c)=c)

    ​ 若又有一个在(Omega)上的随机变量Y,(X=s)时,均有(Y=cs),说明Y的基本事件与X的基本事件相同:(E(Y)=sum y_ip(Y=y_i)=sum cx_ip(X-x_i)=cE(X))

    ​ 若(X=x_i,Y=y_j)时,(Z=z_{ij}=x_i+y_j),说明Z中的基本事件,是X中的基本事件和Y中的基本事件组合在一起的。举个例子:抛硬币,正面为1反面为0,走1或0步,期望步数为0.5。掷骰子,走骰子点数,期望步数为3.5。那么既抛硬币又掷骰子,走的期望步数就为0.5+3.5=4:

    (E(Z)=sum z_ip(Z=z_i)=sum_i sum_j(x_i+y_j)p(X=x_i&Y=y_i))

    (=sum_i sum_jx_i p(X=x_i&Y=y_j)+sum_i sum _jy_jp(X=x_i&Y=y_j))

    (=sum_i x_i sum_jp(X=x_i&Y=y_j)+sum_jy_jsum_ip(X=x_i&Y=y_i))

    (=sum_i x_ip(X=x_i)+sum_jy_jp(Y=y_j)=E(X)+E(Y))

    ​ 现在可以来考虑二项分布的期望。回忆之前的内容,二项分布意思是说进行n次独立重复的伯努利试验,随机变量的取值表示成功的次数,这时概率(p(X=k)=(^n_k)p^kq^{n-k}),因此叫它二项分布。每一次伯努利试验的(E(X)=p),因此n次试验成功的期望次数为(E(X)=E(X_1+X_2+...+X_n)=np)

    ​ 类比条件概率,还有条件期望:

    (E(X|Y=y_0)=sum x_ip(X=x_i|Y=y_0))。因此,如果每个X的基本事件和每个Y的基本事件都相互独立,那么(E(X|Y=y_0)=E(X))

    ​ 如果两个随机变量独立,那它们的期望满足可乘性。设随机变量Z,满足(z_{ij}=x_iy_j),那么:

    (E(Z)=sum z_ip(Z=z_i)=sum_isum_Jx_iy_jp(X=x_i&Y=y_i))

    (=sum_isum_jx_iy_jp(X=x_i)p(Y=y_j))

    (=(sum_ix_ip(X=x_i))(sum_jy_jp(Y=y_j))=E(X)E(Y))

    ​ 把前面那个硬币和骰子的例子稍微改一改,抛到正面(ATK*=2),抛到反面(ATK*=1),骰子的点数表示ATK乘的倍数,那么抛硬币的期望是(ATK*=1.5),掷骰子的期望是(ATK*=3.5),既投硬币又掷骰子的期望则是(ATK*=1.5*3.5=5.25)

    ​ 类比全概率公式,还有全期望公式:

    (E(E(X|Y))=sum_j E(X|Y=y_j)p(Y=y_j))(这一步看不懂的,可以参考一下期望的定义)

    (=sum_jp(Y=y_j)sum_ix_ip(X=x_i|Y=y_i))(这一步没懂)

    (=sum_jp(Y=y_j)sum_ix_ifrac{p(X=x_i & Y=y_j)}{p(Y=y_j)})

    (=sum_jsum_ix_ip(X=x_i&Y=y_j)=sum_ix_isum_jp(X=x_i&Y=y_i)))

    (=E(X))

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/MyNameIsPc/p/7604852.html
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