概率论与数理统计笔记第二天

二维随机变量的条件分布:

        定义

              在两个随机变量 X,Y的情况下,给定Y 取某些值的情况下, 称:  是Y =y 的条件下X的条件概率密度;

         离散型随机变量的条件分布

                为在  Y =  条件下随机变量 f(x,y) 的条件分布律;

                 即  离散型随机变量的条件分布 = 联合分布 概率  /  边缘分布 概率(注意,可能会用到级数);

         连续型随机变量的条件分布

                    称 它为 极限 X= x的条件下,y的条件分布函数;   记为: P{Y<= y | X = x} 或者   且有:   即: 对条件概率密度 积分  可求得 条件分布; 

           联合分布 可求 边缘分布 以及条件分布;  边缘分布 与 条件分布 也可求 联合分布; 

相互独立的随机变量:

       判定:   1. 变量间互不影响(离散型);

                     2. 它们的两个边缘分布 概率的乘积  等于联合分布 概率(连续型)

          即 对连续性随机变量,若:  成立,则 这两个随机变量相互独立;

数学期望:

     理解: 即 加权平均, 也即: 随机变量可能取到的值与其概率之积 的累加;

     离散型随机变量的数学期望: 

                设 X 分布律  为: 

                 若 级数:  绝对收敛,则 称 级数 的和 为 随机变量X 的数学期望,记为: E(X);

                    E(x) =

     连续型随机变量的数学期望

           设连续型随机变量 X 的概率密度 为 f(x) , 若积分   绝对收敛,则称 积分  为X 的数学期望,记为:E(X);   

             E(x) =

常见随机变量的数学期望

                   指数分布:                       方差:   数学期望:θ;

                   均匀分布:                    方差:     数学期望: 

                   二项分布:   方差: np(1-p)        数学期望:  np

                   泊松分布:                           方差: λ                  数学期望:λ

                   正态分布:    方差: σ^2            数学期望: μ

数学期望的性质:

         1.   E(C)  =c;

         2.   E(2C) = 2E(C);

         3.   E(X+Y) = E(X)+E(Y);

         4.   若 X与 Y 相互独立,则E(X*Y) = E(X)E(Y);

二维随机变量的数学期望:

         E(XY) =

随机变量的函数   的数学期望:

       离散型:  概率(权值)不变,相应的随机量变化;

       连续型:  E( g(x) ) =    (大写变小写)

随机变量的方差:

        常用来体现随机变量取值 分散程度的量;

        定义

              若X 是 一个随机变量,有:   存在,称: 为 X 的方差,记为 D(X);

             D(X) = E(X^2) - E^2(X),   即:方差  等于 随机变量的平方 的期望 - 随机变量的期望 的平方

              为标准差  或 均方差,记为 :σ(X);

        离散型随机变量的方差计算

              

         连续型随机变量的方差计算

                  

                或者:  

         性质

                1.  D(C)=0;   C 为常数;

                2.  若X,Y相互独立, 则: D(X+- Y) = D(X) +- D(Y);

                3.  D(CX) =C^2 * D(X);

                4.  D(aX+b) = a^2 * D(X);

                5.  D(-X) = D(X);

        标准化变量:   的期望为 0, 方差为 1;

切比雪夫不等式:

        若随机变量 X  具有  E(X) = μ,  方差 D(X) = σ^2 ,  则 对于任意  ε, 有不等式:

                

                 

协方差:

        定义

                Cov(X,Y) = E[ ( X-E(X) )*(Y-E(Y) ) ] ;

         计算公式:

                  若 X,Y 相互独立, Cov(X,Y) = E[ X-E(X)] * E[Y-E(Y)] =0;

                  Cov(X,Y) = E(XY) - E(X)E(Y);

                  D(X+Y) = D(X) + D(Y) + 2 Cov(X,Y);

                  D(X-Y)  = D(X) + D(Y) -  2 Cov(X,Y);

          性质

                  Cov(X,Y) = Cov(Y,X);

                  Cov(aX,bY) = ab Cov(X,Y);

                  Cov(X1+X2,Y) = Cov(X1,Y) + Cov(X2,Y);

                   若 X,Y相互独立,则 E(X,Y) = E(X)*E(Y);

相关系数:

         定义:   

                  设 (X,Y) 为 二维随机变量, D(X),D(Y) Cov(X,Y)  满足: , 称  为相关系数,  它反映了 X与 Y 相关关系的无量纲的关系

                   当  =0 时, X 与 Y 不相关;

                 注意: 相互独立 ==> ρ=0;   ρ=0  =/=>相互独立;

         性质

                -1 <=  <= 1;

             |  | =1 的充要条件:   存在 a,b ,使得 P(Y = a+bX) =1,即 X与 Y 几乎处处有线性关系;

              >0  称为 正相关;   <0  称为 负相关;

              当 =1时,线性关系最强;

大数定理:

           伯努利大数定理:  包含 切比雪夫弱大数定理;  辛钦弱大数定理

              概率是频率的稳定值;

           抛硬币实验的数学意义:

                  

                它表示 频率不一定 为 1/2, 但与  1/2 的偏差 >= ε的概率为0;

          切比雪夫弱大数定理

                 设 x1,x2 ...  为独立随机变量序列,它们具有共同的数学期望μ, 并且 D(xi) <= C,  i=1,2 ...

                  且 对任意的 ε >0 , 有 D(xi):

                       

           辛钦弱大数定理

                   设  x1,x2  ... 相互独立,服从同一分布, 具有数学期望:  E(xi)  = μ,i=1,2, ...   , 且 对任意的 ε >0, 有:

                        

中心极限定理:

          作用:   用于研究正态分布;   用于研究 独立的随机变量;

          定义

                   把 随机变量的和  的分布 收敛于 正态分布 这一类 定理  称为  中心极限定理;

                   求和的标准化公式:    

          定理一

                  随机变量序列  独立 且服从同一分布时, 有:

                     

                       : 求概率的方法

            定理二(德莫佛-拉普拉斯方程)

                      设随机变量   (n=1,2,...)  服从参数为 n,p的二项分布, 则对于任意x  ,恒有:

                  

                 它的修正方程:

                        

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