गणितीय अपेक्षा एमएक्स बराबर है। समस्या समाधान के उदाहरण

जैसा कि पहले से ही ज्ञात है, वितरण कानून पूरी तरह से एक यादृच्छिक चर की विशेषता है। हालांकि, वितरण कानून अक्सर अज्ञात होता है और किसी को खुद को कम जानकारी तक सीमित रखना पड़ता है। कभी-कभी संख्याओं का उपयोग करना और भी अधिक लाभदायक होता है जो कुल मिलाकर एक यादृच्छिक चर का वर्णन करते हैं; ऐसे नंबर कहलाते हैं संख्यात्मक विशेषताएं अनियमित चर. महत्वपूर्ण संख्यात्मक विशेषताओं में से है अपेक्षित मूल्य.

गणितीय अपेक्षा, जैसा कि नीचे दिखाया जाएगा, यादृच्छिक चर के औसत मूल्य के लगभग बराबर है। कई समस्याओं को हल करने के लिए, गणितीय अपेक्षा को जानना पर्याप्त है। उदाहरण के लिए, यदि यह ज्ञात है कि पहले शूटर द्वारा बनाए गए अंकों की गणितीय अपेक्षा दूसरे की तुलना में अधिक है, तो पहला शूटर औसतन दूसरे की तुलना में अधिक अंक प्राप्त करता है, और इसलिए इससे बेहतर शूट करता है द्वितीय। यद्यपि गणितीय अपेक्षा एक यादृच्छिक चर के बारे में उसके वितरण के नियम की तुलना में बहुत कम जानकारी देती है, लेकिन दी गई और कई अन्य जैसी समस्याओं को हल करने के लिए, गणितीय अपेक्षा का ज्ञान पर्याप्त है।

2. एक असतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा

गणितीय अपेक्षाएक असतत यादृच्छिक चर को इसके सभी संभावित मूल्यों और उनकी संभावनाओं के उत्पादों का योग कहा जाता है।

यादृच्छिक चर होने दें एक्स केवल मान ले सकते हैं एक्स 1 , एक्स 2 , ..., एक्स पी , जिनकी प्रायिकताएँ क्रमशः बराबर हैं आर 1 , आर 2 , . . ., आर पी . फिर गणितीय अपेक्षा एम(एक्स) अनियमित चर एक्स समानता द्वारा परिभाषित किया गया है

एम(एक्स) = एक्स 1 आर 1 + एक्स 2 आर 2 + … + एक्स एन पी एन .

यदि एक असतत यादृच्छिक चर एक्स संभावित मूल्यों का एक गणनीय सेट लेता है, फिर

एम(एक्स)=

इसके अलावा, गणितीय अपेक्षा मौजूद है यदि समानता के दाईं ओर की श्रृंखला पूरी तरह से अभिसरण करती है।

टिप्पणी। यह परिभाषा से इस प्रकार है कि असतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा एक गैर-यादृच्छिक (स्थिर) चर है। हम अनुशंसा करते हैं कि आप इस कथन को याद रखें, क्योंकि बाद में इसका बार-बार उपयोग किया जाता है। बाद में यह दिखाया जाएगा कि एक सतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा भी एक स्थिर मान है।

उदाहरण 1एक यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा का पता लगाएं एक्स, इसके वितरण के नियम को जानना:

समाधान। वांछित गणितीय अपेक्षा एक यादृच्छिक चर के सभी संभावित मूल्यों और उनकी संभावनाओं के उत्पादों के योग के बराबर है:

एम(एक्स)= 3* 0, 1+ 5* 0, 6+ 2* 0, 3= 3, 9.

उदाहरण 2किसी घटना के घटित होने की संख्या की गणितीय अपेक्षा ज्ञात कीजिए लेकिनएक परीक्षण में, यदि किसी घटना की प्रायिकता लेकिनके बराबर है आर।

समाधान। यादृच्छिक मूल्य एक्स - घटना की घटनाओं की संख्या लेकिनएक परीक्षण में - केवल दो मान ले सकते हैं: एक्स 1 = 1 (प्रतिस्पर्धा लेकिनहुआ) एक संभावना के साथ आरतथा एक्स 2 = 0 (प्रतिस्पर्धा लेकिननहीं हुआ) एक संभावना के साथ क्यू= 1 -आर।वांछित गणितीय अपेक्षा

एम(एक्स)= 1* पी+ 0* क्यू= पी

इसलिए, एक परीक्षण में किसी घटना के घटित होने की संख्या की गणितीय अपेक्षा इस घटना की प्रायिकता के बराबर होती है।इस परिणाम का उपयोग नीचे किया जाएगा।

3. गणितीय अपेक्षा का संभाव्य अर्थ

चलो उत्पादित पीपरीक्षण जिसमें यादृच्छिक चर एक्स को स्वीकृत टी 1 टाइम्स वैल्यू एक्स 1 , टी 2 टाइम्स वैल्यू एक्स 2 ,...,एम क टाइम्स वैल्यू एक्स क , तथा टी 1 + टी 2 + …+टी प्रति = पी.फिर लिए गए सभी मूल्यों का योग एक्स, के बराबर है

एक्स 1 टी 1 + एक्स 2 टी 2 + ... + एक्स प्रति टी प्रति .

अंकगणित माध्य ज्ञात कीजिए एक यादृच्छिक चर के रूप में स्वीकार किए गए सभी मूल्यों में से, जिसके लिए हम कुल योग को परीक्षणों की कुल संख्या से विभाजित करते हैं:

= (एक्स 1 टी 1 + एक्स 2 टी 2 + ... + एक्स प्रति टी प्रति)/पी,

= एक्स 1 (एम 1 / एन) + एक्स 2 (एम 2 / एन) + ... + एक्स प्रति (टी प्रति /पी). (*)

यह देखते हुए कि रिश्ता एम 1 / एन- सापेक्ष आवृत्ति वू 1 मूल्यों एक्स 1 , एम 2 / एन - सापेक्ष आवृत्ति वू 2 मूल्यों एक्स 2 आदि, हम संबंध (*) को इस प्रकार लिखते हैं:

=एक्स 1 वू 1 + एक्स 2 वू 2 + .. . + एक्स प्रति वू क . (**)

आइए मान लें कि परीक्षणों की संख्या पर्याप्त रूप से बड़ी है। तब आपेक्षिक आवृत्ति घटना के घटित होने की प्रायिकता के लगभग बराबर होती है (यह अध्याय IX, 6) में सिद्ध होगा:

वू 1 पी 1 , वू 2 पी 2 , …, वू क पी क .

संबंधित प्रायिकताओं के साथ संबंध (**) में सापेक्ष आवृत्तियों को प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

एक्स 1 पी 1 + एक्स 2 आर 2 + … + एक्स प्रति आर प्रति .

दायां भागयह अनुमानित समानता है एम(एक्स). इसलिए,

एम(एक्स).

प्राप्त परिणाम का संभाव्य अर्थ इस प्रकार है: गणितीय अपेक्षा लगभग बराबर है(अधिक सटीक, परीक्षणों की संख्या जितनी अधिक होगी) यादृच्छिक चर के प्रेक्षित मानों का अंकगणितीय माध्य।

टिप्पणी 1. यह देखना आसान है कि गणितीय अपेक्षा सबसे छोटे से अधिक है और सबसे बड़े संभावित मूल्यों से कम है। दूसरे शब्दों में, संख्या अक्ष पर, संभावित मान अपेक्षित मान के बाएँ और दाएँ स्थित होते हैं। इस अर्थ में, उम्मीद वितरण के स्थान की विशेषता है और इसलिए इसे अक्सर कहा जाता है वितरण केंद्र।

यह शब्द यांत्रिकी से उधार लिया गया है: यदि जनता आर 1 , आर 2 , ..., आर पी abscissas . के साथ बिंदुओं पर स्थित एक्स 1 , एक्स 2 , ..., एक्स एन, तथा
फिर गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का भुज

एक्स सी =
.

मान लें कि
= एम (एक्स) तथा
हम पाते हैं एम(एक्स)= एक्स साथ .

तो, गणितीय अपेक्षा भौतिक बिंदुओं की एक प्रणाली के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का एब्सिस्सा है, जिसके एब्सिसास एक यादृच्छिक चर के संभावित मूल्यों के बराबर हैं, और जनता उनकी संभावनाओं के बराबर है।

टिप्पणी 2। "उम्मीद" शब्द की उत्पत्ति संभाव्यता सिद्धांत (XVI-XVII सदियों) के उद्भव की प्रारंभिक अवधि से जुड़ी है, जब इसका दायरा जुए तक सीमित था। खिलाड़ी को अपेक्षित अदायगी के औसत मूल्य में दिलचस्पी थी, या, दूसरे शब्दों में, अदायगी की गणितीय अपेक्षा।

असतत और निरंतर यादृच्छिक चर की बुनियादी संख्यात्मक विशेषताएं: गणितीय अपेक्षा, विचरण और माध्य मानक विचलन. उनके गुण और उदाहरण।

वितरण कानून (वितरण फलन और वितरण श्रृंखला या संभाव्यता घनत्व) एक यादृच्छिक चर के व्यवहार का पूरी तरह से वर्णन करता है। लेकिन कई समस्याओं में पूछे गए प्रश्न का उत्तर देने के लिए अध्ययन के तहत मात्रा की कुछ संख्यात्मक विशेषताओं (उदाहरण के लिए, इसका औसत मूल्य और इससे संभावित विचलन) जानना पर्याप्त है। असतत यादृच्छिक चर की मुख्य संख्यात्मक विशेषताओं पर विचार करें।

परिभाषा 7.1.गणितीय अपेक्षाएक असतत यादृच्छिक चर इसके संभावित मूल्यों और उनकी संबंधित संभावनाओं के उत्पादों का योग है:

एम(एक्स) = एक्स 1 आर 1 + एक्स 2 आर 2 + … + एक्स पी आर पी(7.1)

यदि किसी यादृच्छिक चर के संभावित मानों की संख्या अनंत है, तो यदि परिणामी श्रृंखला बिल्कुल अभिसरण करती है।

टिप्पणी 1.गणितीय अपेक्षा को कभी-कभी कहा जाता है भारित औसत, क्योंकि यह बड़ी संख्या में प्रयोगों के लिए यादृच्छिक चर के प्रेक्षित मानों के अंकगणितीय माध्य के लगभग बराबर है।

टिप्पणी 2.गणितीय अपेक्षा की परिभाषा से, यह इस प्रकार है कि इसका मूल्य यादृच्छिक चर के सबसे छोटे संभव मूल्य से कम नहीं है और सबसे बड़े से अधिक नहीं है।

टिप्पणी 3.असतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा है गैर यादृच्छिक(लगातार। बाद में हम देखेंगे कि निरंतर यादृच्छिक चर के लिए भी यही सच है।

उदाहरण 1. एक यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा ज्ञात कीजिए एक्स- 10 भागों के एक बैच से चुने गए तीन में से मानक भागों की संख्या, जिसमें 2 दोषपूर्ण शामिल हैं। आइए हम के लिए एक वितरण श्रृंखला की रचना करें एक्स. यह समस्या की स्थिति से निम्नानुसार है कि एक्स 1, 2, 3 मान ले सकते हैं। फिर

उदाहरण 2. एक यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा को परिभाषित करें एक्स- सिक्कों की संख्या हथियारों के कोट की पहली उपस्थिति तक उछाली जाती है। यह मात्रा अनंत संख्या में मान ले सकती है (संभावित मानों का समुच्चय प्राकृतिक संख्याओं का समुच्चय है)। इसकी वितरण श्रृंखला का रूप है:

एक्स			…	पी	…
आर	0,5	(0,5) 2	…	(0,5)पी	…

+ (गणना करते समय, अपरिमित रूप से घटते योग के योग का सूत्र ज्यामितीय अनुक्रम: , कहाँ पे )।

गणितीय अपेक्षा के गुण।

1) एक स्थिरांक की गणितीय अपेक्षा स्वयं स्थिरांक के बराबर होती है:

एम(से) = से।(7.2)

सबूत। अगर हम विचार करें सेएक असतत यादृच्छिक चर के रूप में जो केवल एक मान लेता है सेसंभावना के साथ आर= 1, तो एम(से) = से?1 = से.

2) उम्मीद के संकेत से एक स्थिर कारक निकाला जा सकता है:

एम(सीएक्स) = सेमी(एक्स). (7.3)

सबूत। यदि यादृच्छिक चर एक्सवितरण श्रृंखला द्वारा दिया गया

फिर एम(सीएक्स) = सीएक्स 1 आर 1 + सीएक्स 2 आर 2 + … + सीएक्स पी आर पी = से(एक्स 1 आर 1 + एक्स 2 आर 2 + … + एक्स पी आर पी) = सेमी(एक्स).

परिभाषा 7.2.दो यादृच्छिक चर कहलाते हैं स्वतंत्र, अगर उनमें से एक का वितरण कानून इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि दूसरे ने क्या मूल्य लिया है। अन्यथा यादृच्छिक चर आश्रित.

परिभाषा 7.3.चलो कॉल करो स्वतंत्र यादृच्छिक चर का उत्पाद एक्सतथा यू अनियमित चर XY, जिनके संभावित मूल्य सभी संभावित मूल्यों के उत्पादों के बराबर हैं एक्ससभी संभावित मूल्यों के लिए यू, और उनके संगत प्रायिकता गुणनखंडों की प्रायिकताओं के गुणनफल के बराबर होती है।

3) दो स्वतंत्र यादृच्छिक चरों के गुणनफल की गणितीय अपेक्षा उनकी गणितीय अपेक्षाओं के गुणनफल के बराबर होती है:

एम(XY) = एम(एक्स)एम(यू). (7.4)

सबूत। गणनाओं को सरल बनाने के लिए, हम खुद को उस स्थिति तक सीमित रखते हैं जब एक्सतथा यूकेवल दो संभावित मान लें:

फलस्वरूप, एम(XY) = एक्स 1 आप 1 ?पी 1 जी 1 + एक्स 2 आप 1 ?पी 2 जी 1 + एक्स 1 आप 2 ?पी 1 जी 2 + एक्स 2 आप 2 ?पी 2 जी 2 = आप 1 जी 1 (एक्स 1 पी 1 + एक्स 2 पी 2) + + आप 2 जी 2 (एक्स 1 पी 1 + एक्स 2 पी 2) = (आप 1 जी 1 + आप 2 जी 2) (एक्स 1 पी 1 + एक्स 2 पी 2) = एम(एक्स)?एम(यू).

टिप्पणी 1.इस संपत्ति को इसी तरह साबित किया जा सकता है अधिककारकों के संभावित मूल्य।

टिप्पणी 2.गुण 3 स्वतंत्र यादृच्छिक चरों की किसी भी संख्या के गुणनफल के लिए मान्य है, जो गणितीय प्रेरण की विधि से सिद्ध होता है।

परिभाषा 7.4.आइए परिभाषित करें यादृच्छिक चर का योग एक्सतथा यू एक यादृच्छिक चर के रूप में एक्स + वाई, जिनके संभावित मूल्य प्रत्येक संभावित मूल्य के योग के बराबर हैं एक्सप्रत्येक के साथ संभावित मूल्य यू; इस तरह के योगों की संभावनाएं शर्तों की संभावनाओं के उत्पादों के बराबर होती हैं (आश्रित यादृच्छिक चर के लिए - एक शब्द की संभावना के उत्पाद और दूसरे की सशर्त संभावना)।

4) दो यादृच्छिक चर (आश्रित या स्वतंत्र) के योग की गणितीय अपेक्षा, पदों की गणितीय अपेक्षाओं के योग के बराबर होती है:

एम (एक्स+वाई) = एम (एक्स) + एम (यू). (7.5)

सबूत।

संपत्ति के प्रमाण में दिए गए वितरण श्रृंखला द्वारा दिए गए यादृच्छिक चरों पर फिर से विचार करें। फिर संभावित मान एक्स+वाईहैं एक्स 1 + पर 1 , एक्स 1 + पर 2 , एक्स 2 + पर 1 , एक्स 2 + पर 2. उनकी प्रायिकताओं को क्रमशः निरूपित करें: आर 11 , आर 12 , आर 21 और आर 22. हमे पता करने दें एम(एक्स+यू) = (एक्स 1 + आप 1)पी 11 + (एक्स 1 + आप 2)पी 12 + (एक्स 2 + आप 1)पी 21 + (एक्स 2 + आप 2)पी 22 =

= एक्स 1 (पी 11 + पी 12) + एक्स 2 (पी 21 + पी 22) + आप 1 (पी 11 + पी 21) + आप 2 (पी 12 + पी 22).

आइए साबित करें कि आर 11 + आर 22 = आरएक । दरअसल, घटना है कि एक्स+वाईमूल्यों पर ले जाएगा एक्स 1 + पर 1 या एक्स 1 + पर 2 और जिसकी प्रायिकता है आर 11 + आर 22 घटना के साथ मेल खाता है कि एक्स = एक्स 1 (इसकी प्रायिकता है आरएक)। इसी प्रकार, यह सिद्ध होता है कि पी 21 + पी 22 = आर 2 , पी 11 + पी 21 = जी 1 , पी 12 + पी 22 = जी 2. माध्यम,

एम(एक्स+वाई) = एक्स 1 पी 1 + एक्स 2 पी 2 + आप 1 जी 1 + आप 2 जी 2 = एम (एक्स) + एम (यू).

टिप्पणी. गुण 4 का तात्पर्य है कि किसी भी यादृच्छिक चर की संख्या का योग शर्तों के अपेक्षित मूल्यों के योग के बराबर है।

उदाहरण। पाँच पासे फेंकने पर लुढ़के अंकों की संख्या के योग की गणितीय अपेक्षा ज्ञात कीजिए।

आइए एक पासे को फेंकने पर गिरने वाले अंकों की गणितीय अपेक्षा का पता लगाएं:

एम(एक्स 1) \u003d (1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6) वही संख्या किसी भी पासे पर गिरने वाले अंकों की गणितीय अपेक्षा के बराबर है। इसलिए, संपत्ति से 4 एम(एक्स)=

फैलाव.

एक यादृच्छिक चर के व्यवहार के बारे में एक विचार रखने के लिए, केवल इसकी गणितीय अपेक्षा को जानना पर्याप्त नहीं है। दो यादृच्छिक चर पर विचार करें: एक्सतथा यू, प्रपत्र की वितरण श्रृंखला द्वारा दिया गया

एक्स
आर	0,1	0,8	0,1

यू
पी	0,5	0,5

हमे पता करने दें एम(एक्स) = 49?0,1 + 50?0,8 + 51?0,1 = 50, एम(यू) \u003d 0? 0.5 + 100? 0.5 \u003d 50। जैसा कि आप देख सकते हैं, दोनों मात्राओं की गणितीय अपेक्षाएँ समान हैं, लेकिन यदि के लिए एचएम(एक्स) एक यादृच्छिक चर के व्यवहार का अच्छी तरह से वर्णन करता है, इसका सबसे संभावित संभावित मूल्य है (इसके अलावा, शेष मान 50 से थोड़ा भिन्न होते हैं), फिर मान यूसे महत्वपूर्ण रूप से विचलन एम(यू) इसलिए, गणितीय अपेक्षा के साथ, यह जानना वांछनीय है कि यादृच्छिक चर के मान इससे कितना विचलित होते हैं। इस सूचक को चिह्नित करने के लिए फैलाव का उपयोग किया जाता है।

परिभाषा 7.5.फैलाव (बिखरने)यादृच्छिक चर को इसके गणितीय अपेक्षा से विचलन के वर्ग की गणितीय अपेक्षा कहा जाता है:

डी(एक्स) = एम (एक्स-एम(एक्स))². (7.6)

एक यादृच्छिक चर का प्रसरण ज्ञात कीजिए एक्स(चयनित लोगों में मानक भागों की संख्या) इस व्याख्यान के उदाहरण 1 में। आइए गणितीय अपेक्षा से प्रत्येक संभावित मूल्य के वर्ग विचलन के मूल्यों की गणना करें:

(1 - 2.4) 2 = 1.96; (2 - 2.4) 2 = 0.16; (3 - 2.4) 2 = 0.36। फलस्वरूप,

टिप्पणी 1.विचरण की परिभाषा में, इसका मूल्यांकन स्वयं माध्य से विचलन नहीं है, बल्कि इसका वर्ग है। ऐसा इसलिए किया जाता है ताकि विभिन्न चिन्हों के विचलन एक दूसरे की क्षतिपूर्ति न करें।

टिप्पणी 2.परिक्षेपण की परिभाषा से यह निष्कर्ष निकलता है कि यह मात्रा केवल गैर-ऋणात्मक मान लेती है।

टिप्पणी 3.प्रसरण की गणना के लिए एक अधिक सुविधाजनक सूत्र है, जिसकी वैधता निम्नलिखित प्रमेय में सिद्ध होती है:

प्रमेय 7.1.डी(एक्स) = एम(एक्स²) - एम²( एक्स). (7.7)

सबूत।

क्या का उपयोग करके एम(एक्स) एक स्थिर मान है, और गणितीय अपेक्षा के गुण, हम सूत्र (7.6) को रूप में बदलते हैं:

डी(एक्स) = एम(एक्स-एम(एक्स))² = एम(एक्स- 2 एक्स? एम(एक्स) + एम²( एक्स)) = एम(एक्स) - 2 एम(एक्स)?एम(एक्स) + एम²( एक्स) =

= एम(एक्स) - 2 एम²( एक्स) + एम²( एक्स) = एम(एक्स²) - एम²( एक्स), जिसे साबित करना था।

उदाहरण। आइए हम यादृच्छिक चर के प्रसरणों की गणना करें एक्सतथा यूइस खंड की शुरुआत में चर्चा की। एम(एक्स) = (49 2 ?0,1 + 50 2 ?0,8 + 51 2 ?0,1) - 50 2 = 2500,2 - 2500 = 0,2.

एम(यू) \u003d (0 2? 0.5 + 100²? 0.5) - 50² \u003d 5000 - 2500 \u003d 2500। तो, दूसरे यादृच्छिक चर का फैलाव पहले के फैलाव से कई हजार गुना अधिक है। इस प्रकार, इन मात्राओं के वितरण के नियमों को जाने बिना भी, फैलाव के ज्ञात मूल्यों के अनुसार, हम कह सकते हैं कि एक्सअपनी गणितीय अपेक्षा से बहुत कम विचलित होता है, जबकि यूयह विचलन बहुत महत्वपूर्ण है।

फैलाव गुण।

1) फैलाव स्थिरांक सेशून्य के बराबर:

डी (सी) = 0. (7.8)

सबूत। डी(सी) = एम((सेमी(सी))²) = एम((सी-सी)²) = एम(0) = 0.

2) अचर गुणनखंड को परिक्षेपण चिह्न से चुकता करके निकाला जा सकता है:

डी(सीएक्स) = सी² डी(एक्स). (7.9)

सबूत। डी(सीएक्स) = एम((सीएक्स-एम(सीएक्स))²) = एम((सीएक्स-सीएम(एक्स))²) = एम(सी²( एक्स-एम(एक्स))²) =

= सी² डी(एक्स).

3) दो स्वतंत्र यादृच्छिक चरों के योग का प्रसरण उनके प्रसरणों के योग के बराबर होता है:

डी(एक्स+वाई) = डी(एक्स) + डी(यू). (7.10)

सबूत। डी(एक्स+वाई) = एम(एक्स+ 2 XY + यू²) - ( एम(एक्स) + एम(यू))² = एम(एक्स) + 2 एम(एक्स)एम(यू) +

+ एम(यू²) - एम²( एक्स) - 2एम(एक्स)एम(यू) - एम²( यू) = (एम(एक्स²) - एम²( एक्स)) + (एम(यू²) - एम²( यू)) = डी(एक्स) + डी(यू).

परिणाम 1.कई परस्पर स्वतंत्र यादृच्छिक चरों के योग का प्रसरण उनके प्रसरणों के योग के बराबर होता है।

परिणाम 2.एक स्थिरांक और एक यादृच्छिक चर के योग का प्रसरण यादृच्छिक चर के प्रसरण के बराबर होता है।

4) दो स्वतंत्र यादृच्छिक चरों के अंतर का प्रसरण उनके प्रसरणों के योग के बराबर होता है:

डी(एक्स-y) = डी(एक्स) + डी(यू). (7.11)

सबूत। डी(एक्स-y) = डी(एक्स) + डी(-यू) = डी(एक्स) + (-1)² डी(यू) = डी(एक्स) + डी(एक्स).

विचरण माध्य से यादृच्छिक चर के वर्ग विचलन का औसत मान देता है; विचलन का आकलन करने के लिए ही एक मान है जिसे मानक विचलन कहा जाता है।

परिभाषा 7.6.मानक विचलनयादृच्छिक चर एक्सबुलाया वर्गमूलफैलाव से:

उदाहरण। पिछले उदाहरण में, मानक विचलन एक्सतथा यूक्रमशः बराबर

असतत प्रायिकता स्थान पर दिए गए यादृच्छिक चर X की गणितीय अपेक्षा (माध्य मान) संख्या m =M[X]=∑x i p i है, यदि श्रृंखला पूर्ण रूप से अभिसरण करती है।

सेवा असाइनमेंट. एक ऑनलाइन सेवा के साथ गणितीय अपेक्षा, विचरण और मानक विचलन की गणना की जाती है(उदाहरण देखें)। इसके अतिरिक्त, वितरण फलन F(X) का एक आलेख आलेखित किया जाता है।

एक यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा के गुण

1. एक स्थिर मान की गणितीय अपेक्षा स्वयं के बराबर है: M[C]=C , C एक स्थिरांक है;
2. एम = सी एम [एक्स]
3. यादृच्छिक चर के योग की गणितीय अपेक्षा उनकी गणितीय अपेक्षाओं के योग के बराबर है: M=M[X]+M[Y]
4. स्वतंत्र यादृच्छिक चर के उत्पाद की गणितीय अपेक्षा उनकी गणितीय अपेक्षाओं के उत्पाद के बराबर है: M=M[X] M[Y] यदि X और Y स्वतंत्र हैं।

फैलाव गुण

1. एक स्थिर मान का फैलाव शून्य के बराबर होता है: D(c)=0.
2. अचर गुणनखंड को परिक्षेपण चिह्न के नीचे से चुकता करके निकाला जा सकता है: D(k*X)= k 2 D(X)।
3. यदि यादृच्छिक चर X और Y स्वतंत्र हैं, तो योग का विचरण, प्रसरणों के योग के बराबर है: D(X+Y)=D(X)+D(Y)।
4. यदि यादृच्छिक चर X और Y निर्भर हैं: D(X+Y)=DX+DY+2(X-M[X])(Y-M[Y])
5. विचरण के लिए, कम्प्यूटेशनल सूत्र मान्य है:
   डी (एक्स) = एम (एक्स 2) - (एम (एक्स)) 2

उदाहरण। दो स्वतंत्र यादृच्छिक चरों X और Y की गणितीय अपेक्षाएँ और प्रसरण ज्ञात हैं: M(x)=8 , M(Y)=7 , D(X)=9 , D(Y)=6 । यादृच्छिक चर Z=9X-8Y+7 की गणितीय अपेक्षा और प्रसरण ज्ञात कीजिए।
समाधान। गणितीय अपेक्षा के गुणों के आधार पर: M(Z) = M(9X-8Y+7) = 9*M(X) - 8*M(Y) + M(7) = 9*8 - 8*7 + 7 = 23.
फैलाव गुणों के आधार पर: D(Z) = D(9X-8Y+7) = D(9X) - D(8Y) + D(7) = 9^2D(X) - 8^2D(Y) + 0 = 81*9 - 64*6 = 345

गणितीय अपेक्षा की गणना के लिए एल्गोरिथ्म

असतत यादृच्छिक चर के गुण: उनके सभी मूल्यों को पुन: क्रमांकित किया जा सकता है प्राकृतिक संख्या; प्रत्येक मान को एक गैर-शून्य संभावना असाइन करें।

1. युग्मों को एक-एक करके गुणा करें: x i को p i से।
2. हम प्रत्येक जोड़ी x i p i का गुणनफल जोड़ते हैं।
   उदाहरण के लिए, n = 4 के लिए: m = x i p i = x 1 p 1 + x 2 p 2 + x 3 p 3 + x 4 p 4

असतत यादृच्छिक चर का वितरण कार्यक्रमिक रूप से, यह उन बिंदुओं पर अचानक बढ़ जाता है जिनकी संभावनाएँ सकारात्मक होती हैं।

उदाहरण 1।

एक्स मैं	1	3	4	7	9
अनुकरणीय	0.1	0.2	0.1	0.3	0.3

गणितीय अपेक्षा सूत्र m = x i p i द्वारा ज्ञात की जाती है।
गणितीय अपेक्षा एम [एक्स].
एम [एक्स] = 1*0.1 + 3*0.2 + 4*0.1 + 7*0.3 + 9*0.3 = 5.9
फैलाव सूत्र d = ∑x 2 i p i - M[x] 2 द्वारा ज्ञात किया जाता है।
फैलाव डी [एक्स].
डी [एक्स] = 1 2 *0.1 + 3 2 *0.2 + 4 2 *0.1 + 7 2 *0.3 + 9 2 *0.3 - 5.9 2 = 7.69
मानक विचलन (x).
= वर्ग (डी [एक्स]) = वर्ग (7.69) = 2.78

उदाहरण # 2। एक असतत यादृच्छिक चर में निम्नलिखित वितरण श्रृंखला होती है:

एक्स	-10	-5	0	5	10
आर	एक	0,32	2एक	0,41	0,03

इस यादृच्छिक चर का मान a, गणितीय अपेक्षा और मानक विचलन ज्ञात कीजिए।

समाधान। मान a संबंध से पाया जाता है: p i = 1
p i = a + 0.32 + 2 a + 0.41 + 0.03 = 0.76 + 3 a = 1
0.76 + 3 a = 1 या 0.24=3 a , जहां से a = 0.08

उदाहरण #3। एक असतत यादृच्छिक चर के वितरण कानून का निर्धारण करें यदि इसका विचरण ज्ञात है, और x 1 एक्स 1 =6; x2=9; एक्स3 = एक्स; x4=15
पी 1 = 0.3; पी2=0.3; पी 3 = 0.1; पी 4 \u003d 0.3
डी (एक्स) = 12.96

समाधान।
यहाँ आपको प्रसरण d (x) ज्ञात करने के लिए एक सूत्र बनाने की आवश्यकता है:
d(x) = x 1 2 p 1 +x 2 2 p 2 +x 3 2 p 3 +x 4 2 p 4 -m(x) 2
जहाँ अपेक्षा m(x)=x 1 p 1 +x 2 p 2 +x 3 p 3 +x 4 p 4
हमारे डेटा के लिए
एम(एक्स)=6*0.3+9*0.3+x 3 *0.1+15*0.3=9+0.1x 3
12.96 = 6 2 0.3+9 2 0.3+x 3 2 0.1+15 2 0.3-(9+0.1x 3) 2
या -9/100 (x 2 -20x+96)=0
तदनुसार, समीकरण की जड़ों को खोजना आवश्यक है, और उनमें से दो होंगे।
x 3 \u003d 8, x 3 \u003d 12
हम उसे चुनते हैं जो शर्त को संतुष्ट करता है x 1 x3=12

असतत यादृच्छिक चर का वितरण नियम
एक्स 1 =6; x2=9; एक्स 3 \u003d 12; x4=15
पी 1 = 0.3; पी2=0.3; पी 3 = 0.1; पी 4 \u003d 0.3

- 10 नवजात शिशुओं में लड़कों की संख्या।

यह बिल्कुल स्पष्ट है कि यह संख्या पहले से ज्ञात नहीं है, और अगले दस बच्चों का जन्म हो सकता है:

या लड़के - एक और केवल एकसूचीबद्ध विकल्पों में से।

और, आकार में रखने के लिए, थोड़ी शारीरिक शिक्षा:

- लंबी कूद दूरी (कुछ इकाइयों में).

खेल के उस्ताद भी इसकी भविष्यवाणी नहीं कर पाते :)

हालाँकि, आपकी परिकल्पनाएँ क्या हैं?

2) सतत यादृच्छिक चर - लेता है सबकुछ परिमित या अनंत सीमा से संख्यात्मक मान।

टिप्पणी : संक्षिप्त रूप DSV और NSV शैक्षिक साहित्य में लोकप्रिय हैं

पहले, आइए एक असतत यादृच्छिक चर का विश्लेषण करें, फिर - निरंतर.

असतत यादृच्छिक चर का वितरण नियम

- ये है अनुपालनइस मात्रा के संभावित मूल्यों और उनकी संभावनाओं के बीच। सबसे अधिक बार, कानून एक तालिका में लिखा जाता है:

यह शब्द काफी सामान्य है पंक्ति वितरण, लेकिन कुछ स्थितियों में यह अस्पष्ट लगता है, और इसलिए मैं "कानून" का पालन करूंगा।

और अब बहुत महत्वपूर्ण बिंदु: यादृच्छिक चर के बाद से आवश्यक रूप सेस्वीकार करेंगे मूल्यों में से एक, फिर संबंधित घटनाएँ बनती हैं पूरा समूहऔर उनके घटित होने की प्रायिकताओं का योग एक के बराबर होता है:

या, यदि मुड़ा हुआ लिखा हो:

इसलिए, उदाहरण के लिए, एक पासे पर अंकों की संभावनाओं के वितरण के नियम का निम्न रूप है:

कोई टिप्पणी नहीं।

आप इस धारणा के तहत हो सकते हैं कि एक असतत यादृच्छिक चर केवल "अच्छे" पूर्णांक मान ले सकता है। आइए भ्रम को दूर करें - वे कुछ भी हो सकते हैं:

उदाहरण 1

कुछ गेम में निम्नलिखित अदायगी वितरण कानून है:

…शायद आप लंबे समय से ऐसे कार्यों के बारे में सपना देख रहे हैं :) मैं आपको एक रहस्य बताता हूं - मैं भी। खासकर काम खत्म करने के बाद क्षेत्र सिद्धांत.

समाधान: चूंकि एक यादृच्छिक चर तीन में से केवल एक मान ले सकता है, संबंधित घटनाएँ बनती हैं पूरा समूह, जिसका अर्थ है कि उनकी संभावनाओं का योग एक के बराबर है:

हम "पक्षपातपूर्ण" को उजागर करते हैं:

- इस प्रकार, पारंपरिक इकाइयों के जीतने की संभावना 0.4 है।

नियंत्रण: सुनिश्चित करने के लिए आपको क्या चाहिए।

उत्तर:

यह असामान्य नहीं है जब वितरण कानून को स्वतंत्र रूप से संकलित करने की आवश्यकता होती है। इस प्रयोग के लिए संभाव्यता की शास्त्रीय परिभाषा, घटना की संभावनाओं के लिए गुणा/जोड़ प्रमेयऔर अन्य चिप्स तरवेरा:

उदाहरण 2

बॉक्स में 50 लॉटरी टिकट हैं, जिनमें से 12 जीत रहे हैं, और उनमें से 2 प्रत्येक 1000 रूबल जीतते हैं, और बाकी - 100 रूबल प्रत्येक। एक यादृच्छिक चर के वितरण का एक नियम तैयार करें - जीत का आकार, यदि एक टिकट बॉक्स से यादृच्छिक रूप से निकाला जाता है।

समाधान: जैसा कि आपने देखा, यह एक यादृच्छिक चर के मूल्यों को रखने के लिए प्रथागत है आरोही क्रम. इसलिए, हम सबसे छोटी जीत से शुरू करते हैं, और अर्थात् रूबल।

कुल मिलाकर 50 - 12 = 38 ऐसे टिकट हैं, और के अनुसार शास्त्रीय परिभाषा:
यह प्रायिकता है कि बेतरतीब ढंग से निकाला गया टिकट नहीं जीतेगा।

बाकी मामले साधारण हैं। रूबल जीतने की संभावना है:

जाँच: - और यह ऐसे कार्यों का विशेष रूप से सुखद क्षण है!

उत्तर: आवश्यक अदायगी वितरण कानून:

एक स्वतंत्र निर्णय के लिए निम्नलिखित कार्य:

उदाहरण 3

निशानेबाज के निशाने पर लगने की प्रायिकता है। यादृच्छिक चर के लिए वितरण नियम बनाएं - 2 शॉट्स के बाद हिट की संख्या।

... मुझे पता था कि तुमने उसे याद किया :) हमें याद है गुणन और जोड़ प्रमेय. पाठ के अंत में समाधान और उत्तर।

वितरण कानून पूरी तरह से एक यादृच्छिक चर का वर्णन करता है, लेकिन व्यवहार में यह केवल कुछ को जानने के लिए उपयोगी (और कभी-कभी अधिक उपयोगी) है। संख्यात्मक विशेषताएं .

असतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा

सरल शब्दों में, यह औसत अपेक्षित मूल्यबार-बार परीक्षण के साथ। एक यादृच्छिक चर को संभावनाओं के साथ मान लेने दें क्रमश। तब इस यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा बराबर होती है उत्पादों का योगसंबंधित संभावनाओं द्वारा इसके सभी मान:

या मुड़े हुए रूप में:

आइए गणना करें, उदाहरण के लिए, एक यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा - एक पासे पर गिराए गए अंकों की संख्या:

आइए अब अपने काल्पनिक खेल को याद करें:

सवाल उठता है: क्या इस खेल को खेलना भी लाभदायक है? ... किसके पास कोई इंप्रेशन है? तो आप "ऑफहैंड" नहीं कह सकते! लेकिन इस प्रश्न का उत्तर गणितीय अपेक्षा की गणना करके आसानी से दिया जा सकता है, संक्षेप में - भारित औसतजीतने की संभावना:

इस प्रकार, इस खेल की गणितीय अपेक्षा हारी.

छापों पर भरोसा न करें - संख्याओं पर भरोसा करें!

हां, यहां आप लगातार 10 या 20-30 बार जीत सकते हैं, लेकिन लंबे समय में हम अनिवार्य रूप से बर्बाद हो जाएंगे। और मैं आपको ऐसे खेल खेलने की सलाह नहीं दूंगा :) ठीक है, शायद केवल मजे के लिए.

उपरोक्त सभी से, यह इस प्रकार है कि गणितीय अपेक्षा एक यादृच्छिक मान नहीं है।

स्वतंत्र अनुसंधान के लिए रचनात्मक कार्य:

उदाहरण 4

मिस्टर एक्स निम्नलिखित प्रणाली के अनुसार यूरोपीय रूले खेलता है: वह लगातार लाल रंग पर 100 रूबल का दांव लगाता है। एक यादृच्छिक चर के वितरण के नियम की रचना करें - इसका भुगतान। जीत की गणितीय अपेक्षा की गणना करें और इसे कोपेक तक गोल करें। कैसे औसतक्या खिलाड़ी हर सौ दांव पर हारता है?

संदर्भ : यूरोपीय रूले में 18 लाल, 18 काला और 1 हरा क्षेत्र ("शून्य") है। "लाल" के गिरने की स्थिति में, खिलाड़ी को डबल बेट का भुगतान किया जाता है, अन्यथा यह कैसीनो की आय में चला जाता है

कई अन्य रूलेट प्रणालियाँ हैं जिनके लिए आप अपनी स्वयं की संभाव्यता तालिकाएँ बना सकते हैं। लेकिन यह मामला है जब हमें किसी वितरण कानून और तालिकाओं की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि यह निश्चित रूप से स्थापित है कि खिलाड़ी की गणितीय अपेक्षा बिल्कुल वही होगी। केवल सिस्टम से सिस्टम में परिवर्तन होता है

गणितीय अपेक्षा और विचरण एक यादृच्छिक चर की सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली संख्यात्मक विशेषताएँ हैं। वे वितरण की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं की विशेषता रखते हैं: इसकी स्थिति और फैलाव की डिग्री। अभ्यास की कई समस्याओं में, एक यादृच्छिक चर का पूर्ण, संपूर्ण विवरण - वितरण का नियम - या तो बिल्कुल प्राप्त नहीं किया जा सकता है, या इसकी बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं है। इन मामलों में, वे संख्यात्मक विशेषताओं का उपयोग करके एक यादृच्छिक चर के अनुमानित विवरण तक सीमित हैं।

गणितीय अपेक्षा को अक्सर एक यादृच्छिक चर के औसत मान के रूप में संदर्भित किया जाता है। एक यादृच्छिक चर का फैलाव फैलाव की एक विशेषता है, इसकी गणितीय अपेक्षा के आसपास एक यादृच्छिक चर का फैलाव।

असतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा

आइए गणितीय अपेक्षा की अवधारणा को देखें, पहले एक असतत यादृच्छिक चर के वितरण की यांत्रिक व्याख्या से आगे बढ़ते हुए। मान लीजिए कि इकाई द्रव्यमान को x-अक्ष के बिंदुओं के बीच वितरित किया जाता है एक्स1 , एक्स 2 , ..., एक्सएन, और प्रत्येक भौतिक बिंदु का द्रव्यमान इसके अनुरूप होता है पी1 , पी 2 , ..., पीएन. एक्स-अक्ष पर एक बिंदु चुनना आवश्यक है, जो उनके द्रव्यमान को ध्यान में रखते हुए भौतिक बिंदुओं की पूरी प्रणाली की स्थिति को दर्शाता है। भौतिक बिंदुओं की प्रणाली के द्रव्यमान के केंद्र को ऐसे बिंदु के रूप में लेना स्वाभाविक है। यह यादृच्छिक चर का भारित औसत है एक्स, जिसमें प्रत्येक बिंदु का भुज एक्समैंसंबंधित संभावना के बराबर "वजन" के साथ प्रवेश करता है। इस प्रकार प्राप्त यादृच्छिक चर का माध्य मान एक्सइसकी गणितीय अपेक्षा कहलाती है।

असतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा इसके सभी संभावित मूल्यों के उत्पादों और इन मूल्यों की संभावनाओं का योग है:

उदाहरण 1विन-विन लॉटरी का आयोजन किया। 1000 जीत हैं, जिनमें से 400 प्रत्येक 10 रूबल हैं। 300 - 20 रूबल प्रत्येक 200 - 100 रूबल प्रत्येक। और 100 - 200 रूबल प्रत्येक। एक टिकट खरीदने वाले व्यक्ति की औसत जीत क्या है?

समाधान। हम औसत जीत पाएंगे यदि जीत की कुल राशि, जो 10*400 + 20*300 + 100*200 + 200*100 = 50,000 रूबल के बराबर है, को 1000 (जीत की कुल राशि) से विभाजित किया जाता है। तब हमें 50000/1000 = 50 रूबल मिलते हैं। लेकिन औसत लाभ की गणना के लिए व्यंजक को निम्नलिखित रूप में भी दर्शाया जा सकता है:

दूसरी ओर, इन शर्तों के तहत, जीत की राशि एक यादृच्छिक चर है जो 10, 20, 100 और 200 रूबल के मूल्यों को ले सकती है। क्रमशः 0.4 के बराबर संभावनाओं के साथ; 0.3; 0.2; 0.1. इसलिए, अपेक्षित औसत अदायगी अदायगी के आकार के उत्पादों के योग और उन्हें प्राप्त करने की संभावना के बराबर है।

उदाहरण 2प्रकाशक ने एक नई पुस्तक प्रकाशित करने का निर्णय लिया। वह पुस्तक को 280 रूबल में बेचने जा रहा है, जिसमें से उसे 200, किताबों की दुकान को 50 और लेखक को 30 रुपये दिए जाएंगे। तालिका पुस्तक को प्रकाशित करने की लागत और पुस्तक की एक निश्चित संख्या में प्रतियों को बेचने की संभावना के बारे में जानकारी देती है।

प्रकाशक का अपेक्षित लाभ ज्ञात कीजिए।

समाधान। यादृच्छिक चर "लाभ" बिक्री से आय और लागत की लागत के बीच के अंतर के बराबर है। उदाहरण के लिए, यदि किसी पुस्तक की 500 प्रतियां बेची जाती हैं, तो बिक्री से होने वाली आय 200 * 500 = 100,000 है, और प्रकाशन की लागत 225,000 रूबल है। इस प्रकार, प्रकाशक को 125,000 रूबल के नुकसान का सामना करना पड़ता है। निम्न तालिका यादृच्छिक चर - लाभ के अपेक्षित मूल्यों को सारांशित करती है:

संख्या	फायदा एक्समैं	संभावना पीमैं	एक्समैं पीमैं
500	-125000	0,20	-25000
1000	-50000	0,40	-20000
2000	100000	0,25	25000
3000	250000	0,10	25000
4000	400000	0,05	20000
कुल:		1,00	25000

इस प्रकार, हम प्रकाशक के लाभ की गणितीय अपेक्षा प्राप्त करते हैं:

.

उदाहरण 3एक शॉट से हिट करने का मौका पी= 0.2. गोले की खपत निर्धारित करें जो 5 के बराबर हिट की संख्या की गणितीय अपेक्षा प्रदान करते हैं।

समाधान। उसी अपेक्षा सूत्र से जो हमने अब तक प्रयोग किया है, हम व्यक्त करते हैं एक्स- गोले की खपत:

.

उदाहरण 4एक यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा निर्धारित करें एक्सतीन शॉट्स के साथ हिट की संख्या, यदि प्रत्येक शॉट के साथ हिट होने की संभावना है पी = 0,4 .

संकेत: द्वारा यादृच्छिक चर के मानों की प्रायिकता ज्ञात कीजिए बर्नौली सूत्र .

उम्मीद गुण

गणितीय अपेक्षा के गुणों पर विचार करें।

संपत्ति 1.स्थिर मान की गणितीय अपेक्षा इस स्थिरांक के बराबर है:

संपत्ति 2.निरंतर कारक को उम्मीद के संकेत से बाहर निकाला जा सकता है:

संपत्ति 3.यादृच्छिक चर के योग (अंतर) की गणितीय अपेक्षा उनकी गणितीय अपेक्षाओं के योग (अंतर) के बराबर है:

संपत्ति 4.यादृच्छिक चर के उत्पाद की गणितीय अपेक्षा उनकी गणितीय अपेक्षाओं के उत्पाद के बराबर है:

संपत्ति 5.यदि यादृच्छिक चर के सभी मान एक्सएक ही संख्या से कमी (वृद्धि) से, तो इसकी गणितीय अपेक्षा उसी संख्या से घटेगी (वृद्धि) होगी:

जब आप केवल गणितीय अपेक्षा तक सीमित नहीं रह सकते हैं

ज्यादातर मामलों में, केवल गणितीय अपेक्षा एक यादृच्छिक चर को पर्याप्त रूप से चिह्नित नहीं कर सकती है।

यादृच्छिक चर दें एक्सतथा यूनिम्नलिखित वितरण कानूनों द्वारा दिए गए हैं:

अर्थ एक्स	संभावना
-0,1	0,1
-0,01	0,2
0	0,4
0,01	0,2
0,1	0,1

अर्थ यू	संभावना
-20	0,3
-10	0,1
0	0,2
10	0,1
20	0,3

इन राशियों की गणितीय अपेक्षाएँ समान हैं - शून्य के बराबर:

हालांकि, उनका वितरण अलग है। यादृच्छिक मूल्य एक्सकेवल वे मान ले सकते हैं जो गणितीय अपेक्षा और यादृच्छिक चर से थोड़े अलग हैं यूवे मान ले सकते हैं जो गणितीय अपेक्षा से महत्वपूर्ण रूप से विचलित होते हैं। एक समान उदाहरण: औसत वेतन उच्च और निम्न वेतन वाले श्रमिकों के अनुपात का न्याय करना संभव नहीं बनाता है। दूसरे शब्दों में, गणितीय अपेक्षा से कोई यह नहीं आंक सकता कि इससे कम से कम औसतन क्या विचलन संभव है। ऐसा करने के लिए, आपको एक यादृच्छिक चर के विचरण को खोजने की आवश्यकता है।

असतत यादृच्छिक चर का फैलाव

फैलावअसतत यादृच्छिक चर एक्सगणितीय अपेक्षा से इसके विचलन के वर्ग की गणितीय अपेक्षा कहलाती है:

एक यादृच्छिक चर का मानक विचलन एक्सइसके प्रसरण के वर्गमूल का अंकगणितीय मान है:

.

उदाहरण 5यादृच्छिक चरों के प्रसरणों और मानक विचलनों की गणना करें एक्सतथा यू, जिनके वितरण नियम ऊपर तालिका में दिए गए हैं।

समाधान। यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षाएं एक्सतथा यू, जैसा कि ऊपर पाया गया, शून्य के बराबर है। के लिए फैलाव सूत्र के अनुसार इ(एक्स)=इ(आप) = 0 हमें मिलता है:

फिर यादृच्छिक चर के मानक विचलन एक्सतथा यूगठित करना

.

इस प्रकार, समान गणितीय अपेक्षाओं के साथ, यादृच्छिक चर का प्रसरण एक्सबहुत छोटा और यादृच्छिक यू- महत्वपूर्ण। यह उनके वितरण में अंतर का परिणाम है।

उदाहरण 6निवेशक के पास 4 वैकल्पिक निवेश परियोजनाएं हैं। तालिका इन परियोजनाओं में अपेक्षित लाभ पर संबंधित संभावना के साथ डेटा को सारांशित करती है।

प्रोजेक्ट 1	परियोजना 2	परियोजना 3	परियोजना 4
500, पी=1	1000, पी=0,5	500, पी=0,5	500, पी=0,5
	0, पी=0,5	1000, पी=0,25	10500, पी=0,25
		0, पी=0,25	9500, पी=0,25

प्रत्येक विकल्प के लिए गणितीय अपेक्षा, विचरण और मानक विचलन खोजें।

समाधान। आइए हम दिखाते हैं कि तीसरे विकल्प के लिए इन मात्राओं की गणना कैसे की जाती है:

तालिका सभी विकल्पों के लिए पाए गए मानों को सारांशित करती है।

सभी विकल्पों की गणितीय अपेक्षा समान होती है। इसका मतलब है कि लंबे समय में सभी की आय समान है। मानक विचलन की व्याख्या जोखिम के माप के रूप में की जा सकती है - यह जितना बड़ा होगा, निवेश का जोखिम उतना ही अधिक होगा। एक निवेशक जो ज्यादा जोखिम नहीं चाहता है, वह प्रोजेक्ट 1 का चयन करेगा क्योंकि इसमें सबसे छोटा मानक विचलन (0) है। यदि निवेशक कम अवधि में जोखिम और उच्च रिटर्न को प्राथमिकता देता है, तो वह सबसे बड़े मानक विचलन वाली परियोजना का चयन करेगा - परियोजना 4।

फैलाव गुण

आइए हम परिक्षेपण के गुणों को प्रस्तुत करें।

संपत्ति 1.एक स्थिर मान का फैलाव शून्य है:

संपत्ति 2.अचर गुणनखंड को परिक्षेपण चिह्न से चुकता करके निकाला जा सकता है:

.

संपत्ति 3.एक यादृच्छिक चर का विचरण इस मान के वर्ग की गणितीय अपेक्षा के बराबर होता है, जिसमें से मान की गणितीय अपेक्षा का वर्ग ही घटाया जाता है:

,

कहाँ पे .

संपत्ति 4.यादृच्छिक चरों के योग (अंतर) का प्रसरण उनके प्रसरणों के योग (अंतर) के बराबर होता है:

उदाहरण 7यह ज्ञात है कि एक असतत यादृच्छिक चर एक्सकेवल दो मान लेता है: −3 और 7. इसके अलावा, गणितीय अपेक्षा ज्ञात है: इ(एक्स) = 4। एक असतत यादृच्छिक चर का प्रसरण ज्ञात कीजिए।

समाधान। द्वारा निरूपित करें पीवह प्रायिकता जिसके साथ एक यादृच्छिक चर मान लेता है एक्स1 = −3 . तब मान की प्रायिकता एक्स2 = 7 1 − . होगा पी. आइए गणितीय अपेक्षा के लिए समीकरण प्राप्त करें:

इ(एक्स) = एक्स 1 पी + एक्स 2 (1 − पी) = −3पी + 7(1 − पी) = 4 ,

जहां हमें संभावनाएं मिलती हैं: पी= 0.3 और 1 − पी = 0,7 .

यादृच्छिक चर के वितरण का नियम:

एक्स	−3	7
पी	0,3	0,7

हम प्रसरण के गुण 3 से सूत्र का उपयोग करके इस यादृच्छिक चर के प्रसरण की गणना करते हैं:

डी(एक्स) = 2,7 + 34,3 − 16 = 21 .

एक यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा स्वयं खोजें, और फिर समाधान देखें

उदाहरण 8असतत यादृच्छिक चर एक्सकेवल दो मान लेता है। यह 0.4 की प्रायिकता के साथ 3 का बड़ा मान लेता है। इसके अलावा, यादृच्छिक चर का प्रसरण ज्ञात है डी(एक्स) = 6। एक यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा का पता लगाएं।

उदाहरण 9एक कलश में 6 सफेद और 4 काली गेंदें हैं। कलश से 3 गेंदें ली जाती हैं। खींची गई गेंदों के बीच सफेद गेंदों की संख्या एक असतत यादृच्छिक चर है एक्स. इस यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा और प्रसरण ज्ञात कीजिए।

समाधान। यादृच्छिक मूल्य एक्स 0, 1, 2, 3 मान ले सकते हैं। संबंधित संभावनाओं की गणना की जा सकती है प्रायिकताओं के गुणन का नियम. यादृच्छिक चर के वितरण का नियम:

एक्स	0	1	2	3
पी	1/30	3/10	1/2	1/6

इसलिए इस यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा:

एम(एक्स) = 3/10 + 1 + 1/2 = 1,8 .

किसी दिए गए यादृच्छिक चर का प्रसरण है:

डी(एक्स) = 0,3 + 2 + 1,5 − 3,24 = 0,56 .

एक सतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा और फैलाव

एक सतत यादृच्छिक चर के लिए, गणितीय अपेक्षा की यांत्रिक व्याख्या एक ही अर्थ को बरकरार रखेगी: घनत्व के साथ एक्स-अक्ष पर लगातार वितरित एक इकाई द्रव्यमान के लिए द्रव्यमान का केंद्र एफ(एक्स) एक असतत यादृच्छिक चर के विपरीत, जिसके लिए फ़ंक्शन तर्क एक्समैंएक सतत यादृच्छिक चर के लिए अचानक परिवर्तन, तर्क लगातार बदलता रहता है। लेकिन एक सतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा भी इसके माध्य मान से संबंधित है।

एक सतत यादृच्छिक चर की गणितीय अपेक्षा और विचरण को खोजने के लिए, आपको निश्चित समाकलों को खोजने की आवश्यकता है . यदि एक सतत यादृच्छिक चर का घनत्व फलन दिया जाता है, तो यह सीधे समाकलन में प्रवेश करता है। यदि एक प्रायिकता बंटन फलन दिया गया है, तो उसे विभेदित करके, आपको घनत्व फलन ज्ञात करना होगा।

एक सतत यादृच्छिक चर के सभी संभावित मूल्यों के अंकगणितीय औसत को कहा जाता है गणितीय अपेक्षा, या द्वारा निरूपित।