Chcę pokazać

10

Niech będzie zmienną losową w przestrzeni prawdopodobieństwa żeX:ΩN(Ω,B,P)

E(X)=n=1P(Xn).

moja definicja z jest równa E(X)

E(X)=ΩXdP.

Dzięki.

pual ambagher
źródło
Hmmm, może chcesz dodać, że ... nie? X0
Stat
@Stat: no, . jest naturalny. Rozważ zawsze równe 2. . X X E ( X ) = 2 = P ( X 1 ) + P ( X 2 )P(X0)=1XXE(X)=2=P(X1)+P(X2)
styczeń
Ups, nie widziałem ! N
Stat
1
Instrukcja jest (nieznacznie) niepoprawna: ponieważ zawiera 0 , sumowanie musi zaczynać się od 0 zamiast 1 . N001
whuber
4
@ whuber Nie, suma musi zaczynać się od (wypróbuj przypadek, gdy P [ X = 42 ] = 1 ). n=1P[X=42]=1
Czy

Odpowiedzi:

12

Definicja E(X) dla dyskretnego X to E(X)=ixiP(X=xi) .

P(Xi)=P(X=i)+P(X=i+1)+

Więc

iP(Xi)=P(X1)+P(X2)+=P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)++P(X=2)+P(X=3)+

(zmieniamy terminy w ostatnim wyrażeniu)

=1P(X=1)+2P(X=2)+3P(X=3)+=iiP(X=i)

co było do okazania

styczeń
źródło
4
Powinieneś podać pomocne wskazówki dla tagów do samodzielnej nauki, a nie pełną odpowiedź. Lepiej nie rozwiązywać ich zadań :)
Stat
1
Nie musisz wyjaśniać, dlaczego możesz ponownie zamówić kwotę? byłoby to ważne, jeśli szukasz rygorystycznej demonstracji.
Manuel
@ January. Pytanie jest zmienną losową, nie wspominając, że X jest dyskretne lub ciągłe. XX
pual ambagher
1
Pual, tak, wskazałeś, że jest dyskretny w pierwszym wierszu: „dyskretny” (w najszerszym możliwym znaczeniu) oznacza, że ​​istnieje policzalny podzbiór zakresu zmiennej, dla którego ma prawdopodobieństwo 1 ; a ponieważ N jest policzalny, twoje X musi być dyskretne. X1NX
whuber
@ whuber. Zgadzam się i mam to. i dziękuję wszystkim.
pual ambagher
11

Lubię styczniową odpowiedź. Czy mogę zasugerować sposób, aby zapisać serię, aby oko łatwiej uchwyciło zmianę układu (w ten sposób lubię pisać na tablicy)?

k=1P(Xk)=P(X1)=P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)++P(X2)+P(X=2)+P(X=3)++P(X3)+P(X=3)+++
(The rearrangement is mathematically sound because this is a series of positive terms.)
Zen
źródło
Do you assume X is discrete?
BCLC
@BCLC, the formula works only when X can take positive integers. Indeed, for, say, standard uniform distribution it gives 1 whereas the answer is 1/2. Or, even in discrete case let's consider two point distribution P(X=1/4)=P(X=1/2)=1/2: the formula gives 0, whereas mean value is 3/8.
Artem Sobolev
3

I think the standard way of doing this is by writing

X=n=11(Xn)

E(X)=E(n=11(Xn))

and then reverse order of expectation and sum (by Tonelli's theorem)

seanv507
źródło
Interesting. Is it correct to say that this does NOT assume X is discrete? :O
BCLC
1
@BCLC The first line is only true if X is a natural number, so it is not correct....
seanv507
1

One of the other excellent answers here (from seanv507) has noted that this expectation rule actually follows from a stronger result that expresses the underlying random variable as an infinite sum of indicator variables. It is possible to prove a more general result, and this can be used to get the expectation rule in the question. If X:ΩN (so its support is no wider than the natural numbers) then it can be shown (proof below) that:

X=n=1max(X,m)I(Xn)for all mN.

Taking m then gives the useful result:

X=n=1I(Xn).

It is worth noting that this result is stronger than the expectation rule in the question, since it gives a decomposition for the underlying random variable, and not just its moment. As noted in the other answer, taking expectations of both sides of this equation, and applying Tonelli's theorem (to swap the order of the sum and expectation operators), gives the expectation rule in the question. This is a standard expectation rule that is used when dealing with non-negative random variables.


The above result can be proved fairly simply. Begin by observing that:

X=1+1++1X times+0+0++0countable times.

For any mN we therefore have:

X=1+1++1X times+0+0++0max(0,mX) times=n=1XI(Xn)+n=1max(0,mX)I(XX+n)=n=1XI(Xn)+n=X+1max(X,m)I(Xn)=n=1max(X,m)I(Xn)..

Ben - Reinstate Monica
źródło