叶宏工程硕士第4章.ppt

应用概率统计,主讲叶宏山东大学数学院,教材:应用概率统计陈魁编著辅导书:概率论与数理统计习题精选精解张天德叶宏主编,第四章随机变量的数字特征,在前面的课程中，我们讨论了随机变量及其分布，如果知道了随机变量X的概率分布，那么X的全部概率特性也就知道了.,然而，在实际问题中，概率分布一般是较难确定的.而且在一些实际应用中，人们并不需要知道随机变量的一切概率性质，只要知道它的某些数字特征就够了.,例如,考察某型号电视机的质量：平均寿命18000小时200小时.,考察一射手的水平:既要看他的平均环数是否高,还要看他弹着点的范围是否小,即数据的波动是否小.,由上面例子看到，与随机变量有关的某些数值，虽不能完整地描述随机变量但能清晰地描述随机变量在某些方面的重要特征,这些数字特征在理论和实践上都具有重要意义.,r.v.的平均取值数学期望r.v.取值平均偏离均值的情况方差,本章内容,随机变量某一方面的概率特性都可用数字来描写,4.1随机变量的数学期望,例,用分布列表示,设X为离散r.v.其分布列为,若无穷级数,其和为X的数学期望，记作E(X),即,1.数学期望的定义,绝对收敛,则称,定义1,设连续r.v.X的d.f.为,若广义积分,绝对收敛,则称此积分为X的数学期望记作E(X),即,定义2,P86.1设随机变量X的分布律为,求,例XB(n,p),求E(X).,解,特例若XB(1,p),则E(X),例XP(),求E(X).,例3设r.vX服从几何分布，,P(X=k)=p(1-p)k-1,k=1,2,，,其中0p1,求E(X),解：,记q=1-p,求和与求导交换次序,等比级数求和公式,例XE(),求E(X).,例XN(,2),求E(X).,解,常见分布的数学期望,区间(a,b)上的均匀分布,E(),N(,2),注意不是所有的r.v.都有数学期望,例如：柯西(Cauchy)分布的密度函数为,它的数学期望不存在!,2.随机变量函数的数学期望,设已知随机变量X的分布，我们需要计算的不是X的期望，而是X的某个函数的期望，比如说g(X)的期望.那么应该如何计算呢？,如何计算随机变量函数的数学期望?,一种方法是:因为g(X)也是随机变量，故应有概率分布，它的分布可以由X的分布求出来.一旦我们知道了g(X)的分布，就可以按照期望的定义把Eg(X)计算出来.,使用这种方法必须先求出随机变量函数g(X)的分布，一般是比较复杂的.,是否可以不求g(X)的分布而只根据X的分布求得Eg(X)呢？,下面的基本公式指出，答案是肯定的.,公式的重要性在于:当我们求Eg(X)时,不必知道g(X)的分布，而只需知道X的分布就可以了.这给求随机变量函数的期望带来很大方便.,设离散r.v.X的概率分布为,若无穷级数,绝对收敛，则,(1)Y=g(X)的数学期望,设连续r.v.X的d.f.为f(x),绝对收敛,则,若广义积分,P86.1设随机变量X的分布律为,求,例设随机变量X的概率密度为,求Y=e2X的数学期望.,市场上对某种产品每年需求量为X台，XU(2000,4000),每出售一台可赚3万元,若售不出去，则每台需保管费1万元，问应该组织多少货源,才能使平均利润最大？最大期望值为多少？,解,设组织n台货源,利润为Y,显然，2000n0，引入新的随机变量,验证E(X*)=0，D(X*)=1,标准化随机变量,设随机变量X的期望E(X)、方差D(X)都存在,且D(X)0,则称,为X的标准化随机变量.,P86,