Математическое ожидание дискретной случайной величины Дискретные случайные величины Для дискретной случайной величины закон распределения может быть задан в виде таблицы, аналитически (в виде формулы) или графически. Итак, пусть случайная величина Xможет принимать одно из п различных значений: х1, х2, … ,хп. При этом каждое из этих значений величина X принимает с определенной вероятностью — соответственно р1, р2, …, рn. Иначе, р1— это вер. события "случайная величина Xприняла значение х1илиХ=х1", р2 — вер. случайного события X = х2, и т.д…. рп — вероятность случайного события X = хп. Х | х1 | х2 | … | хп | Р | р1 | р2 | … | рп | Сведем все эти значения в таблицу: В первой строке - значения, принимаемые случайной величиной X, во второй строке — их вероятности. Она называется таблицей распределения случайной величины X. Обычно числа в первой строке таблицы распределения располагают в порядке возрастания. Замечание. Поскольку в результате испытания величина X наверняка примет одно из этих значений, то для таблицы распределения случайной величины справедливо равенство р1+ р2 + …+ рn = 1. Итак, для того чтобы при решении конкретной задачи заполнить таблицу распределения заданной случайной величины, надо выписать все принимаемые ею значения х1, х2, … , хп и вычислить соответствующие вероятности р1, р2, …, рn. Пример Будем кидать игральный кубик большое количество раз. Количество очков, которое выпадет на кубике при каждом броске, является случайной величиной и может принимать любые натуральные значения от 1 до 6. Для случайной величинывероятности принять любое из шести значений равны между собой. Таблица распределения выглядит так: X | | | | | | | Р | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | Обратить внимание, что р1+ р2 + …+р6 = 6 ·1/6 =1. Пример с тремя монетами. В результате одновременного бросания трех монет возможно всего 8 равновероятных исходов: ГГГ, ГГР, ГРГ, ГРР, РГГ, РГР, РРГ, РРР. При 1-м исходе величина Х (число гербов)принимает значение 3; при 2-м, 3-м и 5-м — значение 2; при 4-м, 6-м и 7-м — значение 1; при 8-м — значение 0. С учетом этого таблица распределения случайной величины Y: Обратить внимание, что р1+ р2 + …+р4 = 2 ·1/8 + 2 ·3/8 =1. Для более наглядного представления закона распределения часто используется координатная плоскость. По оси Ох отмечают значения, принимаемые случайной величиной, по оси Оу — вероятности. Затем на плоскости (х, р) отмечают точки и получают столбчатую диаграмму: Математическое ожидание дискретной случайной величины Будем кидать игральный кубик большое количество раз. Количество очков, которое выпадет на кубике при каждом броске, является случайной величиной и может принимать любые натуральные значения от 1 до 6. Среднее арифметическое выпавших очков, подсчитанных за все броски кубика, тоже является случайной величиной, однако при больших N оно стремится к вполне конкретному числу – математическому ожиданию Mx . Мат. ожиданием или средним значением случайной величины называется число, обозначаемое Мх: это среднее ожидаемое значение, принимаемое случайной величиной в больших сериях испытаний. Мат. ожидание дискретной случайной величины x, . Оно показывает, какое значение случайная величина примет в среднем при большом числе испытаний. Мат. ожидание непрерывной случайной величины с плотностью вероятностей p(x) вычисляется с помощью интегралов и нами не рассматривается. Пример. Будем кидать игральный кубик большое количество раз. Математическое ожидание Mх =3,5. Каким образом получилась эта величина? Пусть в N испытаниях n1 раз выпало 1 очко, n2 раз – 2 очка и так далее. Тогда  При N → ∞, т.е. при очень большом количестве бросков, количество исходов, в которых выпало одно очко, или два, или три,… одинаково, т.е. . Отсюда . Пример. Лотерея. Разыгрываются две вещи стоимостью по 10 руб. и одна стоимостью 30 руб. Определить математическое ожидание чистого выигрыша для студента, если он приобрел 1 билет стоимостью 1 руб., а всего билетов 50. Решение. Пусть Х - случайная величина, характеризующая сумму чистого выигрыша для студента. Х может принять значение: -1, если студент ничего не выиграет; 9, если его выигрыш - 10 руб.; 29, если его выигрыш - 30 руб. Чтобы определить математическое ожидание выигрыша, необходимо определить вероятность каждого выигрыша:  Закон распределения случайной величины Х имеет вид Причем, . Мат. ожидание . |