概率论 —— 条件数学期望
文章目录
- 条件数学期望
- 离散型随机变量
- 连续型随机变量
- 性质
条件数学期望
离散型随机变量
二维离散型随机变量 (X,Y)(X,Y)(X,Y),其概率分布为 P{X=xi,Y=yi}=pij,i,j=1,2,...P\{X=x_i,Y=y_i\}=p_{ij},i,j=1,2,...P{X=xi,Y=yi}=pij,i,j=1,2,...
- 边缘概率分布
pi⋅=P{X=xi}=∑j=1∞pijp_{i\cdot}=P\{X=x_i\}=\sum_{j=1}^{\infty}p_{ij}pi⋅=P{X=xi}=∑j=1∞pij
p⋅j=P{Y=yi}=∑i=1∞pijp_{\cdot j}=P\{Y=y_i\}=\sum_{i=1}^{\infty}p_{ij}p⋅j=P{Y=yi}=∑i=1∞pij - 条件概率分布
P{Y=yj∣X=xi}=pijpi⋅P\{Y=y_j|X=x_i\}=\frac{p_{ij}}{p_{i\cdot}}P{Y=yj∣X=xi}=pi⋅pij
P{X=xi∣Y=yj}=pijp⋅jP\{X=x_i|Y=y_j\}=\frac{p_{ij}}{p_{\cdot j}}P{X=xi∣Y=yj}=p⋅jpij - 条件数学期望
E(Y∣X=xi)=∑j=1∞yjpijpi⋅,i=1,2,...E(Y|X=x_i)=\sum_{j=1}^{\infty}y_j\frac{p_{ij}}{p_{i\cdot}},i=1,2,...E(Y∣X=xi)=∑j=1∞yjpi⋅pij,i=1,2,...
E(X∣Y=yi)=∑i=1∞xipijp⋅j,j=1,2,...E(X|Y=y_i)=\sum_{i=1}^{\infty}x_i\frac{p_{ij}}{p_{\cdot j}},j=1,2,...E(X∣Y=yi)=∑i=1∞xip⋅jpij,j=1,2,...
连续型随机变量
二维连续型随机变量 (X,Y)(X,Y)(X,Y),其概率密度为 f(x,y)f(x,y)f(x,y)
- 边缘概率分布
fX(x)=∫−∞+∞f(x,y)dyf_X(x)=\int_{-\infty}^{+\infty}f(x,y)dyfX(x)=∫−∞+∞f(x,y)dy
fY(y)=∫−∞+∞f(x,y)dxf_Y(y)=\int_{-\infty}^{+\infty}f(x,y)dxfY(y)=∫−∞+∞f(x,y)dx - 条件概率分布
fY∣X(y∣x)=f(x,y)fX(x)f_{Y|X}(y|x)=\frac{f(x,y)}{f_X(x)}fY∣X(y∣x)=fX(x)f(x,y)
fX∣Y(x∣y)=f(x,y)fY(y)f_{X|Y}(x|y)=\frac{f(x,y)}{f_Y(y)}fX∣Y(x∣y)=fY(y)f(x,y) - 条件数学期望
E(Y∣X=x)=∫−∞+∞yfY∣X(y∣x)dyE(Y|X=x)=\int_{-\infty}^{+\infty}yf_{Y|X}(y|x)dyE(Y∣X=x)=∫−∞+∞yfY∣X(y∣x)dy
E(X∣Y=y)=∫−∞+∞xfX∣Y(x∣y)dxE(X|Y=y)=\int_{-\infty}^{+\infty}xf_{X|Y}(x|y)dxE(X∣Y=y)=∫−∞+∞xfX∣Y(x∣y)dx
性质
- 当XXX与YYY互相独立,必有E(X∣Y)=E(X),E(Y∣X)=E(Y)E(X|Y)=E(X),E(Y|X)=E(Y)E(X∣Y)=E(X),E(Y∣X)=E(Y)
- 全期望公式:E(X)=E[E(X∣Y)]E(X)=E[E(X|Y)]E(X)=E[E(X∣Y)]
- E[g(Y)X∣Y]=g(Y)E(X∣Y)E[g(Y)X|Y]=g(Y)E(X|Y)E[g(Y)X∣Y]=g(Y)E(X∣Y)
- E[g(Y)X]=E[g(Y)⋅E(X∣Y)]E[g(Y)X]=E[g(Y)\cdot E(X|Y)]E[g(Y)X]=E[g(Y)⋅E(X∣Y)]
- E(C∣Y)=C,CE(C|Y)=C,CE(C∣Y)=C,C是常数
- E[g(Y)∣Y]=g(Y)E[g(Y)|Y]=g(Y)E[g(Y)∣Y]=g(Y)
- E[(aX+bY)∣Z]=aE(X∣Z)+bE(Y∣Z)E[(aX+bY)|Z]=aE(X|Z)+bE(Y|Z)E[(aX+bY)∣Z]=aE(X∣Z)+bE(Y∣Z)
- E[X−E(X∣Y)]2⩽E[X−g(Y)]2E[X-E(X|Y)]^2 \leqslant E[X-g(Y)]^2E[X−E(X∣Y)]2⩽E[X−g(Y)]2
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