期望E与高斯分布的期望
创始人
2024-03-09 16:40:01
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1. 期望定义

2. 期望性质

2.1 用期望定义方差 / 标准差

方差定义

标准差定义 

方差的表示——离散型:

方差的表示——连续型:

方差的性质

3. (一元)高斯分布定义

4. (一元)高斯分布的性质

5. 二维随机向量的数学期望E与方差σ

参考


1. 期望定义

2. 期望性质

其中,第2条性质: E(EX) = EX:对变量X的期望再求期望,等于X的期望;同理,对X^2 的期望再求期望,依然还是X的期望。

对于第4条性质,注意条件是X,Y 相互独立,若不独立则不成立:比如 E(XX) \neq E(X)E(X), 即

E(X^2)\neq E^2(X)

期望有时还用 \mathbf{\mu } 表示,即 \mu = E(X) 或表示为 \mu = EX。

2.1 用期望定义方差 / 标准差

方差定义

设X为随机变量,若E[(X-EX)^2] (变量X减去自己的期望后的平方,再求期望)存在, 则称为随机变量X的方差,记作DX ,或者 D(X),或Var(X),即:

 DX = E[(X-EX)^2] 或者 Var(X) = E[(X-EX)^2]

或者表示为 Var(X) = E(X-EX)^2,(该式先计算平方,后计算期望)

拓展:若有两个变量X,Y 则 COV = E[(X-EX)(Y-EY)]就是协方差了

标准差定义 

一般用\sigma表示标准差:

\sigma = \sqrt{Var(X)}, 或者表示为 \sigma = \sqrt{E[(X-EX)^2]}

方差的表示——离散型:

方差的表示——连续型:

方差的性质

其中,第3条等式中的最后一项,是先求(X-EX)(Y-EY),再求其期望。即

对于第6条性质,若X服从 0均值的高斯分布,表示为X\sim (0,\sigma ^2),即 E(X) = 0,则:

方差就等于自变量X平方的期望,即

D(X) = \sigma ^2 = E(X^2)

注意第7条性质:X的平方的期望 和 X期望的平方是不一样的,两者的差等于X的方差。  

3. (一元)高斯分布定义

一元高斯分布:只有一个自变量X的概率分布.

 高斯分布,也称为正态分布,是一种概率密度函数, 数学表达式为:

 其中 μ是分布的的平均值(等于期望值),σ 是标准差.上式也通常记为 x\sim N(\mu ,\sigma^2).满足归一化条件

高斯密度函数的函数曲线如下:

在这里插入图片描述

若高斯分布服从 N(0,1),则被称为标准正态分布(均值为0,标准差为1)

4. (一元)高斯分布的性质

高斯分布的期望,等于变量的均值

其中,p(x)表示对自变量的一个映射函数。

5. 二维随机向量的数学期望E与方差σ

二维随机向量的数学期望E与方差σ_惊鸿一博的博客-CSDN博客

参考

期望、方差的性质 - 知乎

高斯分布期望的推导_一只驽马的博客-CSDN博客

高斯分布(正态分布) - 小时百科

高斯分布的几个性质 - 知乎

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