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概率论(四):随机变量的数字特征

概率论(四):随机变量的数字特征

作者: 逸无无争 | 来源:发表于2020-08-27 17:52 被阅读0次

数学期望

对于离散型随机变量X来说P\left \{X=x_{k} \right \}=p_{k},k=1,2,\dots,若存在绝对收敛级数\sum_{k=1}^{\infty}x_{k}p_{k},则称此级数为随机变量的数学期望,记作:E(X)。若为连续型随机变量X(概率密度f(x)),存在的绝对收敛\int_{-\infty}^{\infty}xf(x)dx积分则是其数学期望。数学期望简称期望,又称均值

  • C为常数,则E(C)=C
  • X为随机变量,C为常数,则E(CX)=CE(X)
  • X,Y为两个随机变量,则E(X+Y)=E(X)+E(Y)
  • X,Y是相互独立的随机变量,则E(XY)=E(X)E(Y)

方差

X是一个随机变量,若E\left \{[X-E(X)]^2 \right \}存在,则称为X方差,记为D(X)Var(X).\sqrt{D(x)}称为标准差均方差,记作:\sigma (x)

  • 离散型随机变量:D(x)=\sum_{k=1}^{\infty}\left [x_{k}-E(x) \right ]^2p_{k}

  • 连续型随机变量:D(x)=\int_{-\infty }^{\infty }[x-E(x)]^2f(x)dx

  • D(x)=E(X^2)-[E(X)]^2

  • C为常数,则D(C)=0

  • X为随机变量,C为常数,则D(CX)=C^2D(X),D(X+C)=D(X)

  • X,Y为两个随机变量,则D(X+Y)=D(X)+D(Y)+2E\left \{(X-E(X))(Y-E(Y)) \right \}

  • X,Y是相互独立的随机变量,则D(X+Y)=D(X)+D(Y)

切比雪夫不等式:随机变量X具有数学期望E(X)=\mu,方差D(X)=\sigma^2,那么对于任意正数\varepsilon,有不等式P\left \{|X-\mu|\geqslant \varepsilon \right \}\leqslant \frac{\sigma^2}{\varepsilon}成立

协方差及相关系数

随机变量X,Y协方差E\left \{\left [X-E(X) \right ]\left [Y-E(Y) \right ] \right \},记作:Cov(X,Y)

随机变量X,Y相关系数\rho_{XY}=\frac{Cov(X,Y)}{\sqrt{D(X)} \sqrt{D(Y)} }

  • Cov(X,Y)=Cov(Y,X),Cov(X,X)=D(X)
  • D(X+Y)=D(X)+D(Y)+2Cov(X,Y)
  • Cov(X,Y)=E(XY)-E(X)E(Y)
  • Cov(aX,bY)=abCov(X,Y)
  • Cov(X_{1}+X_2,Y)=Cov(X_1,Y)+Cov(X_2,Y)
  • |\rho_{XY}|\leqslant1
  • |\rho_{XY}|=1\Leftrightarrow \exists 常数a,b,使P\left \{Y=a+bX \right \}=1

\rho_{XY} =0时,X,Y不相关

矩,协方差矩阵

n维随机变量(X_1,X_2,\dots,X_n)的二阶混合中心矩c_{ij}=Cov(X_i,X_j)=E\left \{\left [X_i-E(X_i) \right ]\left [X_j-E(X_j) \right ] \right \},i,j=1,2,\dots,n都存在,则称矩阵C=\begin{pmatrix} c_{11} &c_{12} & \cdots & c_{1n}\\ c_{21} & c_{22} & \cdots & c_{2n}\\ \vdots & \vdots & &\vdots \\ c_{n1}&c_{n2} & \cdots & c_{nn} \end{pmatrix}n维随机变量(X_1,X_2,\dots,X_n)协方差矩阵

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