性质1 设c 是常数,则E(c)=c.
性质2 设X 是随机变量,c 是常数,则E(cX)=cE(X).
性质3 设X,Y 是任意两个随机变量,则E(X+Y)=E(X)+E(Y).
证 就离散型的随机变量证明如下(连续型的情况请读者自己试证).
设X 和Y 是离散型随机变量,pij是二维随机向量(X,Y)的联合分布律,其边缘分布是pi·和p·j,于是
性质3 可推广到任意有限个随机变量的情况,即
不难看出
即n 个随机变量的算术平均值的期望等于这n 个随机变量期望的算术平均数.
性质4 设X,Y 是两个相互独立的随机变量,则有
证 就连续型的随机变量证明.
设X,Y 是连续型随机变量,f(x,y)是二维连续型随机向量的联合概率密度函数,fX(x)与fY(y)分别是X 与Y 的边缘密度函数.
由于X,Y 独立,则有f(x,y)=fX(x)fY(y).
必须注意此性质中的X 与Y 是相互独立的随机变量.性质4 可以推广到任意有限个相互独立的随机变量之积的情况.
例4.7(血液分组检测问题) 某地区共有100 人参加疾病普查,已知每人血液呈阳性的概率是0.1,现采取两种方案进行血液化验.
方案一:逐一进行化验.
方案二:每10 人为一组进行化验.
问哪种方案最优?
解 易知采用第一种方案需100 次.
现讨论第二种方案.(www.daowen.com)
记随机变量X 为一组需要检验的次数,X 的可能性取值为:1,11,且
故得X 的分布律见表4.7.
表4.7
每组所需的平均检验次数
方案二总检验次数:Z=X1+X2+…+X10,由于Xi 与X 同分布,所以
通过比较可得到,方案二优于方案一.
例4.8 设一电路中电流I(A)与电阻R(Ω)是两个相互独立的随机变量,其概率密度函数分别为
试求电压V=IR 的均值.
解 E(V)=E(IR)=E(I)E(R)
例4.9 某一民航送客的车载有20 位旅客自机场开出,旅客有10 个车站可以下车,但如到达一个车站没有人下车就不停车.假设每位旅客在各个车站下车是等可能的,并设各个旅客是否下车是相互独立.求停车次数的数学期望.
解 令X 为停车次数,并设
显然X=X1+X2+…+X10,下面来求E(X).
由题意,任一旅客在第i 站不下车的概率为,因此20 位旅客都不在第i 站下车的概率为,因而有
因此得
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