間違いしかありません.コメントにてご指摘いただければ幸いです(気が付いた点を特に断りなく頻繁に書き直していますのでご注意ください).

二項分布の期待値

二項分布 \(B(n, p)\)

$$B(n, p) = f_X(x) = \begin{cases} \displaystyle _nC_x\,p^x(1-p)^{n-x} & \quad x \in \left\{0,1,2, \dotsc ,n\right\}\\ \displaystyle 0 & \quad x \notin \left\{0,1,2, \dotsc ,n\right\} \end{cases} $$

二項分布の期待値

$$\begin{array}{rcl} E[X]&=&\displaystyle \sum_{x=0}^{n}\left(x\right)\left( _nC_x\,p^x(1-p)^{n-x} \right)\\ &=& \displaystyle \sum_{x=0}^{n}\left(x\right)\left(\left( \frac{n!}{x!(n-x)!}\right)p^x(1-p)^{n-x}\right)\\ &=& \displaystyle \sum_{x=0}^{n} \frac{n!}{(x-1)!(n-x)!}p^x(1-p)^{n-x}\dotso \frac{x}{x!}=\frac{1}{(x-1)!}\\ &=& \displaystyle \sum_{x=0}^{n} \frac{n(n-1)!}{(x-1)!(n-x)!}p^x(1-p)^{n-x}\dotso n!=n(n-1)!\\ &=& \displaystyle \sum_{x=0}^{n} \frac{n(n-1)!}{(x-1)!(n-x)!}pp^{x-1}(1-p)^{n-x}\dotso p^x=pp^{x-1}\\ &=& \displaystyle np\sum_{x=0}^{n} \frac{(n-1)!}{(x-1)!(n-x)!}p^{x-1}(1-p)^{n-x}\\ &=& \displaystyle np\sum_{x=0}^{n} \frac{(n-1)!}{(x-1)!(n-1+1-x)!}p^{x-1}(1-p)^{n-1+1-x}\\ &=& \displaystyle np\sum_{x=0}^{n} \frac{(n-1)!}{(x-1)!(n-1-(x-1))!}p^{x-1}(1-p)^{n-1-(x-1)}\dotso 1-x=-(x-1)\\ &=& \displaystyle np\sum_{x'=0}^{n-1} \frac{(n-1)!}{x'!(n-1-x')!}p^{x'}(1-p)^{n-1-x'}\dotso x'=x-1\\ &=& \displaystyle np\,1 \dotso B(n-1, p)の総和は1に等しい.\\ &=& \displaystyle np\\ &=& \mu \dotso 母集団の期待値\\ \end{array}$$

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