概率論與數理統計筆記第二天
二維隨機變數的條件分佈:
定義:
在兩個隨機變數 X,Y的情況下,給定Y 取某些值的情況下, 稱: 是Y =y 的條件下X的條件概率密度;
離散型隨機變數的條件分佈:
為在 Y = 條件下隨機變數 f(x,y) 的條件分佈律;
即 離散型隨機變數的條件分佈 = 聯合分佈 概率 / 邊緣分佈 概率(注意,可能會用到級數);
連續型隨機變數的條件分佈:
稱 它為 極限 X= x的條件下,y的條件分佈函式; 記為: P{Y<= y | X = x} 或者
聯合分佈 可求 邊緣分佈 以及條件分佈; 邊緣分佈 與 條件分佈 也可求 聯合分佈;
相互獨立的隨機變數:
判定: 1. 變數間互不影響(離散型);
2. 它們的兩個邊緣分佈 概率的乘積 等於聯合分佈 概率(連續型)
即 對連續性隨機變數,若: 成立,則 這兩個隨機變數相互獨立;
數學期望:
理解: 即 加權平均, 也即: 隨機變數可能取到的值與其概率之積 的累加;
離散型隨機變數的數學期望:
設 X 分佈律 為:
若 級數: 絕對收斂,則 稱 級數 的和 為 隨機變數X 的數學期望,記為: E(X);
E(x) =
連續型隨機變數的數學期望:
設連續型隨機變數 X 的概率密度 為 f(x) , 若積分 絕對收斂,則稱 積分 為X 的數學期望,記為:E(X);
E(x) =
常見隨機變數的數學期望:
指數分佈: 方差: 數學期望:θ;
均勻分佈: 方差: 數學期望:
二項分佈: 方差: np(1-p) 數學期望: np
泊松分佈: 方差: λ 數學期望:λ
正態分佈: 方差: σ^2 數學期望: μ
數學期望的性質:
1. E(C) =c;
2. E(2C) = 2E(C);
3. E(X+Y) = E(X)+E(Y);
4. 若 X與 Y 相互獨立,則E(X*Y) = E(X)E(Y);
二維隨機變數的數學期望:
E(XY) =
隨機變數的函式 的數學期望:
離散型: 概率(權值)不變,相應的隨機量變化;
連續型: E( g(x) ) = (大寫變小寫)
隨機變數的方差:
常用來體現隨機變數取值 分散程度的量;
定義:
若X 是 一個隨機變數,有: 存在,稱: 為 X 的方差,記為 D(X);
D(X) = E(X^2) - E^2(X), 即:方差 等於 隨機變數的平方 的期望 - 隨機變數的期望 的平方;
為標準差 或 均方差,記為 :σ(X);
離散型隨機變數的方差計算:
連續型隨機變數的方差計算:
或者:
性質:
1. D(C)=0; C 為常數;
2. 若X,Y相互獨立, 則: 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);
標準化變數: 的期望為 0, 方差為 1;
切比雪夫不等式:
若隨機變數 X 具有 E(X) = μ, 方差 D(X) = σ^2 , 則 對於任意 ε, 有不等式:
協方差:
定義:
Cov(X,Y) = E[ ( X-E(X) )*(Y-E(Y) ) ] ;
計算公式:
若 X,Y 相互獨立, 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);
性質:
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相互獨立,則 E(X,Y) = E(X)*E(Y);
相關係數:
定義:
設 (X,Y) 為 二維隨機變數, D(X),D(Y) Cov(X,Y) 滿足: , 稱 為相關係數, 它反映了 X與 Y 相關關係的無量綱的關係;
當 =0 時, X 與 Y 不相關;
注意: 相互獨立 ==> ρ=0; ρ=0 =/=>相互獨立;
性質:
-1 <= <= 1;
| | =1 的充要條件: 存在 a,b ,使得 P(Y = a+bX) =1,即 X與 Y 幾乎處處有線性關係;
>0 稱為 正相關; <0 稱為 負相關;
當 =1時,線性關係最強;
大數定理:
伯努利大數定理: 包含 切比雪夫弱大數定理; 辛欽弱大數定理;
概率是頻率的穩定值;
拋硬幣實驗的數學意義:
它表示 頻率不一定 為 1/2, 但與 1/2 的偏差 >= ε的概率為0;
切比雪夫弱大數定理:
設 x1,x2 ... 為獨立隨機變數序列,它們具有共同的數學期望μ, 並且 D(xi) <= C, i=1,2 ...
且 對任意的 ε >0 , 有 D(xi):
辛欽弱大數定理:
設 x1,x2 ... 相互獨立,服從同一分佈, 具有數學期望: E(xi) = μ,i=1,2, ... , 且 對任意的 ε >0, 有:
中心極限定理:
作用: 用於研究正態分佈; 用於研究 獨立的隨機變數;
定義:
把 隨機變數的和 的分佈 收斂於 正態分佈 這一類 定理 稱為 中心極限定理;
求和的標準化公式:
定理一:
隨機變數序列 獨立 且服從同一分佈時, 有:
: 求概率的方法
定理二(德莫佛-拉普拉斯方程):
設隨機變數 (n=1,2,...) 服從引數為 n,p的二項分佈, 則對於任意x ,恆有:
它的修正方程: