DamiRocK

Случайная сумма: ожидание и дисперсия при независимом количестве слагаемых

N имеет геометрическое распределение на 1,2,… с p=1/2. Независимо от N величины Xᵢ принимают 1 и 3 с равными вероятностями и независимы между собой. S=Σᵢ₌₁ᴺXᵢ. Найдите E(S), Var(S).

Условие

N имеет геометрическое распределение на 1,2,… с p=1/2. Независимо от N величины Xᵢ принимают 1 и 3 с равными вероятностями и независимы между собой. S=Σᵢ₌₁ᴺXᵢ. Найдите E(S), Var(S).

Решение по шагам

Для одного слагаемого E(X)=2 и Var(X)=1. Для числа слагаемых E(N)=2 и Var(N)=2. При условии N=n получаем E(S|N)=2N и Var(S|N)=N.

По полному ожиданию E(S)=2E(N)=4. Полная дисперсия даёт Var(S)=E(N)+Var(2N)=2+4·2=10. Второй член учитывает колебания количества слагаемых.

Проверка результата

Общая формула Var(S)=E(N)Var(X)+Var(N)[E(X)]² даёт 2·1+2·4=10. При фиксированном N=2 дисперсия была бы лишь 2, что объясняет дополнительный вклад.

Типичная ошибка

Подставить среднее N вместо случайного N и забыть его дисперсию нельзя. Независимость N от последовательности X здесь является явной предпосылкой.

Что даёт этот метод

Условное ожидание и полная дисперсия позволяют работать со случайным объёмом выборки или суммой затрат без получения распределения всей суммы.

Дальше по теме

Теория вероятностей: другие задачи и разборы.

Учебное условие и объяснение сформулированы редакцией damirock.com. Это самостоятельный разбор, а не официальный билет или ключ экзамена. Числа относятся к модели задачи.

Reading preferences

Appearance
Contrast
More options

Saved only in this browser. Your device’s reduced-motion setting is always respected. Browser zoom works throughout the site.