• 关于二项分布中方差的求法及其证明


    看到网上几乎没有相关的证明,自己yy了一种证法,写的比较辣鸡

    在二项分布(Xsim B(n,p))中,令(E(x))为期望,(D(x))为方差。

    众所周知(E(x)=np)

    那么有(D(x)=E(x^2)-E^2(x)=np(1-p))

    简单证明一下第一个等号:

    [D(x)=sum_{i=0}^{n}C_n^ip^i(i-p)^{n-i}(i-E(x))^2\ =sum_{i=0}^{n}C_n^ip^i(i-p)^{n-i}(i^2-2iE(x)+E^2(x))\ =sum_{i=0}^{n}C_n^ip^i(i-p)^{n-i}i^2-2E(x)sum_{i=0}^{n}C_n^ip^i(i-p)^{n-i}i+E^2(x)sum_{i=0}^{n}C_n^ip^i(i-p)^{n-i}\ =E(x^2)-2E^2(x)+E^2(x)\ =E(x^2)-E^2(x) ]

    关于第二个等号,我们发现瓶颈在于如何计算(E(x^2))

    考虑化简:

    [sum_{i=0}^{n}C_n^ip^i(1-p)^{n-i}i^2\ =sum_{i=0}^{n}C_n^ip^i(1-p)^{n-i}[i(i-1)+i]\ =sum_{i=2}^{n}C_n^ip^i(1-p)^{n-i}i(i-1)+sum_{i=0}^{n}C_n^ip^i(1-p)^{n-i}i\ =sum_{i=2}^{n}frac{n!}{i!(n-i)!}i(i-1)p^i(1-p)^{n-i}+E(X)\ =sum_{i=2}^{n}frac{(n-2)!}{(i-2)!(n-i)!}n(n-1)p^i+np\ =n(n-1)sum_{i=2}^{n}C_{n-2}^{i-2}p^i(1-p)^{n-i}+np\ =n(n-1)p^2sum_{i=0}^{n-2}C_{n-2}^{i}p^i(1-p)^{n-2-i}+np\ =n(n-1)p^2+np\ =n^2p^2-np^2+np ]

    那么:

    [E(x^2)-E^2(x)=n^2p^2-np^2+np-n^2p^2\ =np-np^2\ =np(1-p) ]

    证毕。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/lprdsb/p/15162077.html
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