二項分布の平均と分散の二通りの証明 |
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二項分布の分散の計算による証明
期待値と分散に関する公式一覧の公式8: V[X]=E[X2]−E[X]2V[X]=E[X^2]-E[X]^2V[X]=E[X2]−E[X]2 を用いて分散を計算します。 E[X]E[X]E[X] はさきほど求めたので, E[X2]E[X^2]E[X2] を同様に求めればOKです。 (分散の証明2) E[X2]=∑k=0nk2P(X=k)=∑k=1nk(k−1)nCkpkqn−k+∑k=1nknCkpkqn−k=n(n−1)∑k=2nn−2Ck−2pkqn−k+E[X]=n(n−1)p2∑k=2nn−2Ck−2pk−2qn−k+np=n(n−1)p2∑k=0n−2n−2Ckpkqn−k−2+np=n(n−1)p2(p+q)n−2+np=n(n−1)p2+npE[X^2]=\displaystyle\sum_{k=0}^nk^2P(X=k)\\ =\displaystyle\sum_{k=1}^nk(k-1){}_n\mathrm{C}_kp^kq^{n-k}+\sum_{k=1}^nk{}_n\mathrm{C}_kp^kq^{n-k}\\ =n(n-1)\displaystyle\sum_{k=2}^n{}_{n-2}\mathrm{C}_{k-2}p^kq^{n-k}+E[X]\\ =n(n-1)p^2\displaystyle\sum_{k=2}^n{}_{n-2}\mathrm{C}_{k-2}p^{k-2}q^{n-k}+np\\ =n(n-1)p^2\displaystyle\sum_{k=0}^{n-2}{}_{n-2}\mathrm{C}_{k}p^{k}q^{n-k-2}+np\\ =n(n-1)p^2(p+q)^{n-2}+np\\ =n(n-1)p^2+npE[X2]=k=0∑nk2P(X=k)=k=1∑nk(k−1)nCkpkqn−k+k=1∑nknCkpkqn−k=n(n−1)k=2∑nn−2Ck−2pkqn−k+E[X]=n(n−1)p2k=2∑nn−2Ck−2pk−2qn−k+np=n(n−1)p2k=0∑n−2n−2Ckpkqn−k−2+np=n(n−1)p2(p+q)n−2+np=n(n−1)p2+np よって, V[X]=E[X2]−E[X]2=np−np2=npqV[X]=E[X^2]-E[X]^2=np-np^2=npqV[X]=E[X2]−E[X]2=np−np2=npq なお,モーメント母関数を用いる方法もあります。 →モーメント母関数(積率母関数)の意味と具体例 成功確率が1割でも(独立なら)10回やれば1回くらい成功します。下手な鉄砲も数打ちゃ当たる。 Tag: いろいろな確率分布の平均,分散,特性関数などまとめ Tag: 数学Bの教科書に載っている公式の解説一覧 |
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