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1、概率与统计课件第七概率与统计课件第七章数学期望章数学期望你现在浏览的是第一页，共42页一、数学期望的概念一、数学期望的概念三、数学期望的性质三、数学期望的性质二、随机变量函数的数学期望二、随机变量函数的数学期望四、小结四、小结第一节第一节 数学期望数学期望你现在浏览的是第二页，共42页引例引例1 分赌本问题分赌本问题(产生背景产生背景)A,B 两人赌技相同两人赌技相同,各出各出赌金赌金100元元,并约定先胜三局者为并约定先胜三局者为胜胜,取得全部取得全部 200 元元.由于出现意由于出现意外情况外情况,在在 A 胜胜 2 局局 B 胜胜1 局时局时,不得不终止赌博不得不终止赌博,如果要分赌金如
2、果要分赌金,该如何分配才算公平该如何分配才算公平?一、数学期望的概念一、数学期望的概念 你现在浏览的是第三页，共42页A 胜胜 2 局局 B 胜胜 1 局局前三局前三局:后二局后二局:把已赌过的三局把已赌过的三局(A 胜胜2局局B 胜胜1局局)与上述结果与上述结果相结合相结合,即即 A、B 赌完五局赌完五局,A AA B B AB BA 胜胜B 胜胜分析分析假设继续赌两局假设继续赌两局,则结果有以下四种情况则结果有以下四种情况:A AA B B AB BA胜胜B负负 A胜胜B负负 A胜胜B负负 B胜胜A负负 B胜胜A负负 A胜胜B负负 B胜胜A负负 B胜胜A负负 你现在浏览的是第四页，共42页
3、因此因此,A 能能“期望期望”得到的数目应为得到的数目应为 而而B 能能“期望期望”得到的数目得到的数目,则为则为故有故有,在赌技相同的情况下在赌技相同的情况下,A,B 最终获胜的最终获胜的可能性大小之比为可能性大小之比为即即A 应获得赌金的应获得赌金的 而而 B 只能获得赌金的只能获得赌金的你现在浏览的是第五页，共42页因而因而A期望所得的赌金即为期望所得的赌金即为X的的“期望期望”值值,等于等于X 的可能值与其概率之积的累加的可能值与其概率之积的累加.即为即为若设随机变量若设随机变量 X 为为:在在 A 胜胜2局局B 胜胜1局的前提局的前提下下,继续赌下去继续赌下去 A 最终所得的赌金最终
4、所得的赌金.则则X 所取可能值为所取可能值为:其概率分别为其概率分别为:你现在浏览的是第六页，共42页 设某射击手在同样的条设某射击手在同样的条件下件下,瞄准靶子相继射击瞄准靶子相继射击90次次,(命中的环数是一个随机变量命中的环数是一个随机变量).射中次数记录如下射中次数记录如下引例引例2 射击问题射击问题试问试问:该射手每次射击平均命中靶多少环该射手每次射击平均命中靶多少环?命中环数命中环数 k命中次数命中次数频率频率你现在浏览的是第七页，共42页解解平均射中环数平均射中环数设射手命中的环数为随机变量设射手命中的环数为随机变量 Y.你现在浏览的是第八页，共42页 平均射中环数平均射中环数频
5、率随机波动频率随机波动随机波动随机波动随机波动随机波动 稳定值稳定值 “平均射中环数平均射中环数”的稳定值的稳定值 “平均射中环数平均射中环数”等于等于射中环数的可能值与其概率之积的累加射中环数的可能值与其概率之积的累加你现在浏览的是第九页，共42页1.离散型随机变量的数学期望离散型随机变量的数学期望你现在浏览的是第十页，共42页分赌本问题分赌本问题A 期望所得的赌金即为期望所得的赌金即为 X 的数学期望的数学期望射击问题射击问题 “平均射中环数平均射中环数”应为随机变量应为随机变量Y 的数学期望的数学期望你现在浏览的是第十一页，共42页关于定义的几点说明关于定义的几点说明 (3)随机变量的数
6、学期望与一般变量的算随机变量的数学期望与一般变量的算术平均值不同术平均值不同.(1)E(X)是一个实数是一个实数,而非变量而非变量,它是一种它是一种加加权平均权平均,与一般的平均值不同与一般的平均值不同,它从本质上体现它从本质上体现了随机变量了随机变量 X 取可能值的取可能值的真正的平均值真正的平均值,也称也称均值均值.(2)级数的绝对收敛性级数的绝对收敛性保证了级数的和不保证了级数的和不随级数各项次序的改变而改变随级数各项次序的改变而改变,之所以这样要之所以这样要求是因为数学期望是反映随机变量求是因为数学期望是反映随机变量X 取可能值取可能值的平均值的平均值,它不应随可能值的排列次序而改变它
7、不应随可能值的排列次序而改变.你现在浏览的是第十二页，共42页随机变量随机变量 X 的算术平均值为的算术平均值为假设假设它从本质上体现了随机变量它从本质上体现了随机变量X 取可能值的平均值取可能值的平均值.当随机变量当随机变量 X 取各个可能值是等概率分布时取各个可能值是等概率分布时,X 的期望值与算术平均值相等的期望值与算术平均值相等.你现在浏览的是第十三页，共42页试问哪个射手技术较好试问哪个射手技术较好?实例实例1 谁的技术比较好谁的技术比较好?乙射手乙射手甲射手甲射手你现在浏览的是第十四页，共42页解解故甲射手的技术比较好故甲射手的技术比较好.你现在浏览的是第十五页，共42页实例实例2
8、 发行彩票的创收利润发行彩票的创收利润 某一彩票中心发行彩票某一彩票中心发行彩票 10万张万张,每张每张2元元.设头设头等奖等奖1个个,奖金奖金 1万元万元,二等奖二等奖2个个,奖金各奖金各 5 千元千元;三三等奖等奖 10个个,奖金各奖金各1千元千元;四等奖四等奖100个个,奖金各奖金各100元元;五等奖五等奖1000个个,奖金各奖金各10 元元.每张彩票的成本费为每张彩票的成本费为 0.3 元元,请计算彩票发行单位的创收利润请计算彩票发行单位的创收利润.解解设每张彩票中奖的数额为随机变量设每张彩票中奖的数额为随机变量X,则则你现在浏览的是第十六页，共42页每张彩票平均可赚每张彩票平均可赚每
9、张彩票平均能得到奖金每张彩票平均能得到奖金因此彩票发行单位发行因此彩票发行单位发行 10 万张彩票的创收利润为万张彩票的创收利润为你现在浏览的是第十七页，共42页实例实例3 如何确定投资决策方向如何确定投资决策方向?某人有某人有10万元现金，想投资于某项万元现金，想投资于某项目，预估成功的机会为目，预估成功的机会为 30%，可得利润，可得利润8万元万元，失败的机会为失败的机会为70%，将损失，将损失 2 万元若存入银行，同期间的利率为万元若存入银行，同期间的利率为5%，问是否作此项投资，问是否作此项投资?解解设设 X 为投资利润，则为投资利润，则存入银行的利息存入银行的利息:故应选择投资故应选
10、择投资.你现在浏览的是第十八页，共42页2.连续型随机变量数学期望的定义连续型随机变量数学期望的定义你现在浏览的是第十九页，共42页解解因此因此,顾客平均等待顾客平均等待5分钟就可得到服务分钟就可得到服务.实例实例4 顾客平均等待多长时间顾客平均等待多长时间?设顾客在某银行的窗口等待服务的时间设顾客在某银行的窗口等待服务的时间 X(以分计以分计)服从指数分布服从指数分布,其概率密度为其概率密度为试求顾客等待服务的平均时间试求顾客等待服务的平均时间?你现在浏览的是第二十页，共42页1.离散型随机变量函数的数学期望离散型随机变量函数的数学期望解解二、随机变量函数的数学期望二、随机变量函数的数学期望
11、设随机变量设随机变量 X 的分布律为的分布律为你现在浏览的是第二十一页，共42页则有则有因此离散型随机变量函数的数学期望为因此离散型随机变量函数的数学期望为若若 Y=g(X),且且则有则有你现在浏览的是第二十二页，共42页2.连续型随机变量函数的数学期望连续型随机变量函数的数学期望若若 X 是连续型的是连续型的,它的分布密度为它的分布密度为 f(x),则则3.二维随机变量函数的数学期望二维随机变量函数的数学期望你现在浏览的是第二十三页，共42页你现在浏览的是第二十四页，共42页解解实例实例5 设设(X,Y)的分布律为的分布律为你现在浏览的是第二十五页，共42页由于由于你现在浏览的是第二十六页，
12、共42页你现在浏览的是第二十七页，共42页实例实例6 你现在浏览的是第二十八页，共42页解解你现在浏览的是第二十九页，共42页你现在浏览的是第三十页，共42页实例实例7 解解你现在浏览的是第三十一页，共42页因此期望所得为因此期望所得为你现在浏览的是第三十二页，共42页你现在浏览的是第三十三页，共42页1.设设 C 是常数是常数,则有则有证明证明2.设设 X 是一个随机变量是一个随机变量,C 是常数是常数,则有则有证明证明例如例如三、数学期望的性质三、数学期望的性质你现在浏览的是第三十四页，共42页4.设设 X,Y 是相互独立的随机变量是相互独立的随机变量,则有则有3.设设 X,Y 是两个随机
13、变量是两个随机变量,则有则有证明证明说明说明 连续型随机变量连续型随机变量 X 的数学期望与离散型随机的数学期望与离散型随机变量数学期望的性质类似变量数学期望的性质类似.你现在浏览的是第三十五页，共42页解解实例实例8你现在浏览的是第三十六页，共42页你现在浏览的是第三十七页，共42页四、小结四、小结1.数学期望是一个实数数学期望是一个实数,而非变量而非变量,它是一种它是一种加权加权平均平均,与一般的平均值不同与一般的平均值不同,它从本质上体现了它从本质上体现了随机变量随机变量 X 取可能值的取可能值的真正的平均值真正的平均值.2.数学期望的性质数学期望的性质你现在浏览的是第三十八页，共42页思考问题思考问题1 1商店的销售策略商店的销售策略你现在浏览的是第三十九页，共42页思考问题思考问题2 分组验血分组验血你现在浏览的是第四十页，共42页你现在浏览的是第四十一页，共42页到站时刻到站时刻概率概率思考问题思考问题3你现在浏览的是第四十二页，共42页