Я хочу показать


10

Пусть - случайная величина на вероятностном пространстве Покажите, чтоX:Ω→N(Ω,B,P)

E(X)=∑n=1∞P(X≥n).

мое определение из равно E(X)

E(X)=∫ΩXdP.

Спасибо.


Хм, может быть, вы хотите добавить это ... нет? X≥0
— Стат

@Stat: нет, . естественно. Пусть всегда равно 2. . X X E ( X ) = 2 = P ( X ≥ 1 ) + P ( X ≥ 2 )P(X≥0)=1XXE(X)=2=P(X≥1)+P(X≥2)
— января

ой, не видел ! N
— Стат

1
Утверждение (слегка) неверно: поскольку содержит , суммирование должно начинаться с а не с . 0 0 1N001
— whuber

4
@whuber Нет, сумма должна начинаться с (попробуйте случай, когда ). P [ X = 42 ] = 1Nзнак равно1п[Иксзнак равно42]знак равно1
— сделал

Ответы:


12

Определение для дискретного : .Е(Икс)ИксЕ(Икс)знак равноΣяИкся⋅п(Иксзнак равноИкся)

п(Икс≥я)знак равноп(Иксзнак равноя)+п(Иксзнак равноя+1)+⋯

Так

Σяп(Икс≥я)знак равноп(Икс≥1)+п(Икс≥2)+⋯знак равноп(Иксзнак равно1)+п(Иксзнак равно2)+п(Иксзнак равно3)+⋯+п(Иксзнак равно2)+п(Иксзнак равно3)+⋯

(мы переставляем термины в последнем выражении)

знак равно1⋅п(Иксзнак равно1)+2⋅п(Иксзнак равно2)+3⋅п(Иксзнак равно3)+⋯знак равноΣяя⋅п(Иксзнак равноя)

QED


4
Вы должны предоставить полезные советы для тегов самостоятельного изучения, а не полный ответ. Лучше не решать свои задания :)
— Стат

1
Вам не нужно объяснять, почему вы можете переупорядочить сумму? это было бы важно, если вы ищете строгую демонстрацию.
— Мануэль

@ January.в вопросе случайная величина, не говоря уже о X дискретном или непрерывном. ИксИкс
— Pual Ambagher

1
Pual, да, вы указали, что является дискретным в самой первой строке: «дискретный» (в самом широком смысле) означает, что существует счетное подмножество диапазона переменной, для которого она имеет вероятность 1 ; и поскольку N счетно, ваш X должен быть дискретным. Икс1NИкс
— whuber

@ whuber.Я согласен и получил это. И спасибо от всех.
— Pual Ambagher

11

Мне нравится январский ответ. Могу ли я предложить способ записать серию так, чтобы глаз более легко улавливал перегруппировку (именно так мне нравится писать на доске)? (Перестановка математически обоснована, потому что этосерия положительных терминов.)

ΣКзнак равно1∞п(Икс≥К)знак равноп(Икс≥1)знак равноп(Иксзнак равно1)+п(Иксзнак равно2)+п(Иксзнак равно3)+...+п(Икс≥2)+п(Иксзнак равно2)+п(Иксзнак равно3)+...+п(Икс≥3)+п(Иксзнак равно3)+...+...+...

Вы предполагаете, что X дискретен?
— BCLC

@BCLC, формула работает только тогда, когда X может принимать положительные целые числа. Действительно, для, скажем, стандартного равномерного распределения это дает 1, тогда как ответ равен 1/2. Или, даже в дискретный случай давайте рассмотрим две точки распространения : формула дает 0, тогда как среднее значение равно 3/8. п(Иксзнак равно1/4)знак равноп(Иксзнак равно1/2)знак равно1/2
— Артем Соболев

3

Я думаю, что стандартный способ сделать это, написав

Иксзнак равноΣNзнак равно1∞1(Икс≥N)

Е(Икс)знак равноЕ(ΣNзнак равно1∞1(Икс≥N))

а затем обратный порядок ожидания и суммы (по теореме Тонелли)


Интересно. Правильно ли говорить, что это НЕ предполагает, что дискретен? : OИкс
— BCLC

1
@BCLC Первая строка верна, только если X - натуральное число, поэтому оно не является правильным ....
— seanv507

1

Один из других превосходных ответов здесь (из seanv507 ) отметил, что это правило ожидания фактически следует из более сильного результата, который выражает лежащую в основе случайную переменную в виде бесконечной суммы индикаторных переменных. Можно доказать более общий результат, и это можно использовать для получения правила ожидания в вопросе. Если Икс:Ω→N (поэтому его поддержка не шире натуральных чисел), то можно показать (доказательство ниже), что:

Иксзнак равноΣNзнак равно1Максимум(Икс,м)я(Икс⩾N)для всех м∈N,

Взятие дает полезный результат:м→∞

Иксзнак равноΣNзнак равно1∞я(Икс⩾N),

Стоит отметить, что этот результат сильнее, чем правило ожидания в вопросе, так как он дает разложение для основной случайной величины, а не только ее момент. Как отмечено в другом ответе, взятие ожиданий обеих сторон этого уравнения и применение теоремы Тонелли (чтобы поменять местами операторы сумм и ожиданий) дает правило ожидания в вопросе. Это стандартное правило ожидания, которое используется при работе с неотрицательными случайными переменными.


Приведенный выше результат может быть доказан довольно просто. Начните с наблюдения, что:

Иксзнак равно1+1+⋯+1⏟Икс раз+0+0+⋯+0⏟счетные времена,

Поэтому для любого мы имеем:м∈N

Иксзнак равно1+1+⋯+1⏟Икс раз+0+0+⋯+0⏟Максимум(0,м-Икс) раззнак равноΣNзнак равно1Икся(Икс⩾N)+ΣNзнак равно1Максимум(0,м-Икс)я(Икс⩾Икс+N)знак равноΣNзнак равно1Икся(Икс⩾N)+ΣNзнак равноИкс+1Максимум(Икс,м)я(Икс⩾N)знак равноΣNзнак равно1Максимум(Икс,м)я(Икс⩾N),,

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.