随机变量的数字特征
期望是加权平均并具有线性性;方差度量围绕均值的离散程度,平移不变而缩放平方变化。协方差只度量线性共同变化。
完成后应能
- 用定义和性质计算期望方差
- 处理协方差、相关系数与线性组合
- 使用全期望与全方差分层计算
直觉
直觉与对象
[X] 是质量中心, 是到中心距离平方的平均。条件期望先在已知信息下求局部平均,再对信息本身取平均。
推导
解题主线
优先用 算方差;线性组合先展开协方差。遇到混合模型或分层抽样,按条件变量使用全期望和全方差。
定义
公式、条件与边界
方差:
适用条件:随机变量 X 的二阶矩有限。
边界检查:方差恒为非负数,只有常量随机变量才可为零。
线性组合方差:
适用条件:X、Y 的二阶矩均存在且系数有限。
边界检查:只有独立或不相关时协方差项才为零。
全方差:
适用条件:相关条件期望和二阶矩存在。
边界检查:两项分别是组内和组间变异。
易错边界
易错边界
[] 一般不等于 ; 在独立时成立,零协方差不足以保证独立;相关系数只在线性尺度上标准化。
小结
本章掌握标准
- 用定义和性质计算期望方差
- 处理协方差、相关系数与线性组合
- 使用全期望与全方差分层计算
公式与边界
方差
- 适用条件
- 随机变量 X 的二阶矩有限
- 边界提醒
- 方差恒为非负数,只有常量随机变量才可为零
线性组合方差
- 适用条件
- X、Y 的二阶矩均存在且系数有限
- 边界提醒
- 只有独立或不相关时协方差项才为零
全方差
- 适用条件
- 相关条件期望和二阶矩存在
- 边界提醒
- 两项分别是组内和组间变异