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).

離散型確率変数(discrete random variable) / 分散(variance)

(population):X,Y(probabilitymassfunction,PMF):fX(x)=P(X=xi)i=1fX(xi)=1(cumulativedistributionfunction,CDF):FX(x)=i:xixfX(xi)(jointprobabilitymassfunction):fX(x,y)=P(X=xi,Y=yj)i=1j=1fXY(xi,yj)=1(marginalprobabilitymassfunction):fX(x)=j=1fXY(x,yi) V[X]E[(XE[X])2]=i=1(xiE[X])2fX(xi)=i=1(xi22E[X]xi+E[X]2)fX(xi)=i=1(xi2fX(xi)2E[X]xifX(xi)+E[X]2fX(xi))=i=1(xi2)fX(xi)2E[X]i=1(xi)fX(xi)+E[X]2i=1fX(xi)=E[X2]2E[X]E[X]+E[X]21=E[X2]2E[X]2+E[X]2=E[X2]E[X]2V[cX]=E[(cXE[cX])2]c=i=1(cxiE[cX])2fX(xi)=i=1(cxicE[X])2fX(xi)=i=1(c(xiE[X]))2fX(xi)=i=1c2(xiE[X])2fX(xi)=c2i=1(xiE[X])2fX(xi)=c2V[X]V[X±t]=E[((X±t)E[X±t])2]t=i=1((xi±t)E[X±t])2fX(xi)=i=1((xi±t)(E[X]±t))2fX(xi)=i=1(xi±tE[X]t))2fX(xi)=i=1(xiE[X])2fX(xi)=V[X]V[X±Y]=E[((X±Y)E[X±Y])2]=i=1j=1((xi±yj)E[X±Y])2fXY(xi,yj)=i=1j=1((xi±yj)(E[X]±E[Y]))2fXY(xi,yj)=i=1j=1((xiE[X])±(yjE[Y]))2fXY(xi,yj)=i=1j=1((xiE[X])2±2(xiE[X])(yjE[Y])+(yjE[Y])2)fXY(xi,yj)=i=1j=1((xiE[X])2fXY(xi,yj)±2(xiE[X])(yjE[Y])fXY(xi,yj)+(yjE[Y])2fXY(xi,yj))=i=1j=1(xiE[X])2fXY(xi,yj)±2i=1j=1(xiE[X])(yjE[Y])fXY(xi,yj)+i=1j=1(yjE[Y])2fXY(xi,yj)=i=1(xiE[X])2j=1fXY(xi,yj)±2i=1j=1(xiE[X])(yjE[Y])fXY(xi,yj)+j=1(yjE[Y])2i=1fXY(xi,yj)=i=1(xiE[X])2fX(xi)±2i=1j=1(xiE[X])(yjE[Y])fXY(xi,yj)+j=1(yjE[Y])2fY(yj)=V[X]±2Cov[X,Y]+V[Y]Cov[X,Y]=i=1j=1(xiE[X])(yjE[Y])fXY(xi,yj)

X,Yが独立の場合

V[X±Y]=V[X]+V[Y]X,YCov[X,Y]=0V[XY]=E[(XY)2]E[XY]2=E[X2Y2]E[XY]2(ab)2=a2b2=E[X2]E[Y2](E[X]E[Y])2X,YE[XY]=E[X]E[Y]=E[X2]E[Y2]E[X]2E[Y]2(ab)2=a2b2=(V[X]+E[X]2)(V[Y]+E[Y]2)E[X]2E[Y]2V[X]=E[X2]E[X]2E[X2]=V[X]+E[X]2=V[X]V[Y]+V[X]E[Y]2+V[Y]E[X]2+E[X]2E[Y]2E[X]2E[Y]2=V[X]V[Y]+V[X]E[Y]2+V[Y]E[X]2X,YV[X]V[Y]

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