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期望值與變異數

高中 11 年級 · 資料與不確定性

觀念

0.100.310.420.23E(X) = 0·0.1 + 1·0.3 + 2·0.4 + 3·0.2 = 1.7

期望值 E(X)=∑xipiE(X)=\sum x_ip_i 是「長期平均」:每種結果乘上它的機率再相加。變異數 Var(X)=E[(X−μ)2]=E(X2)−E(X)2\text{Var}(X)=E[(X-\mu)^2]=E(X^2)-E(X)^2 衡量結果離平均多遠,標準差是它的平方根。

例:擲骰子出 6 得 60 元、否則付 10 元:E=60⋅16−10⋅56=106E=60\cdot\dfrac{1}{6}-10\cdot\dfrac{5}{6}=\dfrac{10}{6} 元,長期玩是賺的。彩券期望獲利為負就是「莊家優勢」。

期望值是決策、保險定價與投資報酬的核心;變異數則是風險的度量,二項分布與常態分布都用這兩個量描述。

例題

隨機變數 XX 的機率分布如下,求期望值 E(X)E(X)(最簡分數)。

X023P131612\begin{array}{c|ccc} X & 0 & 2 & 3 \\ \hline P & \frac{1}{3} & \frac{1}{6} & \frac{1}{2} \end{array}

看解法與答案

期望值 E(X)=∑xipiE(X) = \sum x_i p_i:每個值乘上它的機率再相加。

E(X)=0⋅13+2⋅16+3⋅12=0+13+32E(X) = 0 \cdot \frac{1}{3} + 2 \cdot \frac{1}{6} + 3 \cdot \frac{1}{2} = 0 + \frac{1}{3} + \frac{3}{2}。

通分(分母 66)相加:0+2+96=116\dfrac{0 + 2 + 9}{6} = \frac{11}{6}。

答案: 116\frac{11}{6}

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插畫

期望值與變異數:情境插畫期望值與變異數:例題插畫

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