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期望怎么求

2026-01-11 12:40:09

期望怎么求】在概率论与统计学中,“期望”是一个非常重要的概念,它用于描述一个随机变量在长期试验中平均表现的数值。无论是数学、金融、工程还是数据分析,理解如何计算期望都具有重要意义。本文将对“期望怎么求”进行简要总结,并通过表格形式清晰展示不同情况下的计算方法。

一、期望的基本概念

期望(Expected Value),通常用 E(X) 表示,是指在所有可能结果中,每个结果乘以其发生概率后的总和。它反映了随机变量在长期中的“平均值”。

二、期望的计算方法

1. 离散型随机变量的期望

对于离散型随机变量 X,其可能取值为 $ x_1, x_2, ..., x_n $,对应的概率分别为 $ p_1, p_2, ..., p_n $,则期望公式为:

$$

E(X) = \sum_{i=1}^{n} x_i \cdot p_i

$$

2. 连续型随机变量的期望

对于连续型随机变量 X,其概率密度函数为 f(x),则期望公式为:

$$

E(X) = \int_{-\infty}^{\infty} x \cdot f(x) \, dx

$$

3. 随机变量函数的期望

若 Y 是 X 的函数,即 $ Y = g(X) $,则 E(Y) 可以表示为:

- 离散型:$ E(Y) = \sum_{i=1}^{n} g(x_i) \cdot p_i $

- 连续型:$ E(Y) = \int_{-\infty}^{\infty} g(x) \cdot f(x) \, dx $

三、常见分布的期望值

分布类型 概率质量函数/密度函数 期望值 E(X)
伯努利分布 P(X=1)=p, P(X=0)=1-p p
二项分布 P(X=k)=C(n,k)p^k(1-p)^{n-k} np
泊松分布 P(X=k)=e^{-λ}λ^k/k! λ
均匀分布(a,b) f(x)=1/(b-a) (a+b)/2
正态分布 N(μ,σ²) f(x)=... μ
指数分布 f(x)=λe^{-λx} 1/λ

四、期望的性质

1. 线性性:E(aX + bY) = aE(X) + bE(Y),其中 a、b 为常数。

2. 期望的加法性:E(X + Y) = E(X) + E(Y),无论 X 和 Y 是否独立。

3. 常数的期望:E(c) = c,c 为常数。

4. 独立变量的乘积期望:若 X 与 Y 独立,则 E(XY) = E(X)E(Y)。

五、实际应用举例

- 赌博游戏:计算每次下注的期望收益,判断是否有利可图。

- 保险定价:根据风险发生的概率和损失金额,计算合理的保费。

- 投资决策:评估不同投资方案的预期回报,辅助选择最优策略。

六、总结

期望是衡量随机事件“平均结果”的关键工具,掌握其计算方法对于理解和分析各种随机现象至关重要。无论是离散还是连续变量,都可以通过相应的公式进行计算。同时,期望具有良好的数学性质,使其在多个领域中广泛应用。

附表:期望计算方式汇总

类型 公式 说明
离散型 $ E(X) = \sum x_i \cdot p_i $ 各个结果乘以对应概率之和
连续型 $ E(X) = \int x \cdot f(x) dx $ 对概率密度函数积分
函数期望 $ E(g(X)) = \sum g(x_i) \cdot p_i $ 或 $ \int g(x) \cdot f(x) dx $ 直接对函数进行期望计算
线性组合 $ E(aX + bY) = aE(X) + bE(Y) $ 期望满足线性运算

通过以上内容,我们可以更系统地理解“期望怎么求”,并根据不同场景灵活运用相关公式进行计算。

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