对于随机变量,经常要考虑它的平均值,如平均身高、平均考试分数、测量的平均值等.先看一个例子.
【例1】 某商店向工厂进货,该货物有四个等级:一、二、三和等外,产品属于这些等级的概率依次是0.50,0.30,0.15,0.05.若商店每销出一件一等品获利10.5元,销出一件二、三等品分别获利8元和3元,而销出一件等外品则亏损6元,问平均销出一件产品获利多少元?
解 假设该商店进货量N件,则平均说来其中有一等品0.50N件,二等品和三等品和等外品数分别为0.30N件、0.15N件、0.05N件.这N件产品总的销售获利为(单位:元)
0.50N×10.5+0.30N×8+0.15N×3+0.05N×(-6)
故平均获利为
定义3.1 当X的可能取值为有限个时,设其概率分布为
P(X=xi)=pi,i=1,2,…,n.
当X的可能取值为可列无穷多时,设其概率分布为
P(X=xi)=pi,i=1,2,…
数学期望简称期望,又称均值,表示随机变量的平均值.
注:符号E(X)可以记为EX,对于连续的随机变量同样可以采用这种记法.
【例2】 甲、乙两人进行射击,X,Y分别表示他们射中的环数,已知它们的概率分布为
试评定他们的射击技术.
解 计算数学期望
E(X)=7×0.1+8×0.3+9×0.3+10×0.3=8.8
E(Y)=7×0.2+8×0.2+9×0.5+10×0.1=8.5
这意味着,如果进行很多次射击,甲射中环数的平均值为8.8环,而乙射中环数的平均值为8.5环,很明显,甲的射击技术比乙的高.
【例3】 设10只同种电器中有2件是废品,从这批元件中任取一只,若是废品,则扔掉重新任取一只,若仍是废品,则再扔掉还取一只,求:在取到正品之前,已取出的废品数X的概率分布及其数学期望.
解 设随机变量X为已取出的废品数,其所有可能取值为0,1,2.
【例4】 离散型随机变量X的概率分布为
求:(1)常数C的值;(2)X的数学期望.
解 (1)由离散型随机变量概率分布的基本性质得
(2)X的概率分布为
故数学期望
【例5】 已知二维离散型随机变量(X,Y)的概率分布为(www.xing528.com)
求X的数学期望和Y的数学期望.
解 X,Y的边缘分布分别为
X的数学期望为
Y的数学期望为
3.1.1.2 连续型随机变量数学期望的定义
设连续型随机变量X的密度函数为f(x),则X落在小区间(x,x+Δx)的概率近似地等于f(x+Δx).由离散型随机变量数学期望的定义可得下述定义.
连续型随机变量的期望E(X)反映了随机变量X取值的“平均水平”.假如X表示寿命,则E(X)就表示平均寿命;假如X表示重量,E(X)就表示平均重量.从分布的角度看,数学期望是分布的中心位置.
【例6】 已知连续型随机变量X的密度函数为
求X的数学期望.
解 因为
所以X的数学期望为
【例7】 随机变量X的分布密度为
求X的数学期望.
解 根据密度函数的性质知
求得
a=4
所以X的密度函数为
又因为
故X的数学期望为
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