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गणित · शब्दावली

प्रत्याशा क्या है?

परिभाषा 18.8 उच्च माध्यमिक गणित · अध्याय 18 — प्रायिकता और यादृच्छिक चर

XX की प्रत्याशा (या माध्य) उसके मानों का वह औसत है जो उनकी प्रायिकताओं से भारित हो:

E(X)=i=1kP(X=xi)  xi.\E(X) = \sum_{i=1}^{k} \P(X = x_i)\; x_i .

उदाहरण

उदाहरण 18.10

उदाहरण 18.6 के खेल के लिए:

E(G)=46×(2)+16×3+16×4=8+3+46=160.17.\E(G) = \frac46 \times (-2) + \frac16 \times 3 + \frac16 \times 4 = \frac{-8 + 3 + 4}{6} = -\frac16 \approx -0.17 .

खिलाड़ी औसतन प्रति खेल लगभग 1717 सेंट गँवाता है: खेल प्रतिकूल है। जिस खेल में प्रत्याशित लाभ 00 हो उसे न्यायसंगत कहते हैं।

उदाहरण 18.15

उदाहरण 18.6 के खेल के लिए: E(G2)=46×4+16×9+16×16=16+9+166=416\E(G^2) = \frac46 \times 4 + \frac16 \times 9 + \frac16 \times 16 = \frac{16 + 9 + 16}{6} = \frac{41}{6}, इसलिए

V(G)=416(16)2=416136=245366.8,σ(G)2.6.\V(G) = \frac{41}{6} - \left(-\frac16\right)^2 = \frac{41}{6} - \frac{1}{36} = \frac{245}{36} \approx 6.8, \qquad \sigma(G) \approx 2.6 .

प्रति खेल औसतन 0.170.17 की हानि के साथ लगभग 2.62.6 यूरो के प्रारूपिक झूले भी आते हैं — मानक विचलन के बिना अकेली प्रत्याशा आधी ही कहानी कहती है।

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परिभाषा 22.6 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 2 · अध्याय 22 — विविक्त यादृच्छिक चर

(Ω,P)(\Omega, \P) पर किसी वास्तविक यादृच्छिक चर XX की प्रत्याशा विद्यमान है यदि कुल (X(ω)P({ω}))ωΩ\bigl(X(\omega)\,\P(\{\omega\})\bigr)_{\omega \in \Omega} योग्य हो (अध्याय 7); तब उसकी प्रत्याशा है

E(X)=ωΩX(ω)P({ω}).\E(X) = \sum_{\omega \in \Omega} X(\omega)\,\P(\{\omega\}) .

उदाहरण

उदाहरण 22.10 (अंतरण, काम करता हुआ)

XP(λ)X \sim \mathcal P(\lambda) के लिए E(11+X)\E\bigl(\frac1{1+X}\bigr) परिकलित कीजिए — 11+X\frac1{1+X} का नियम स्वयं भद्दा है, पर अंतरण उसे कभी माँगता ही नहीं:

E(11+X)=k01k+1eλλkk!=eλλk0λk+1(k+1)!=eλλ(eλ1)=1eλλ.\E\Bigl(\frac1{1+X}\Bigr) = \sum_{k\geq0}\frac{1}{k+1}\,\eu^{-\lambda} \frac{\lambda^k}{k!} = \frac{\eu^{-\lambda}}{\lambda}\sum_{k\geq0} \frac{\lambda^{k+1}}{(k+1)!} = \frac{\eu^{-\lambda}}{\lambda}\bigl(\eu^\lambda - 1\bigr) = \frac{1 - \eu^{-\lambda}}{\lambda} .

दो सीख। परिकलन की दृष्टि से: किसी खिसकी हुई चरघातांकी श्रेणी को पहचान लेना ही पूरा काम है — अंतरण f(X)f(X) की प्रत्याशाओं को श्रेणी के हेर-फेर तक सिमटा देता है। संरचना की दृष्टि से: भोला प्रतिस्थापन-मान 11+EX=11+λ\frac1{1 + \E X} = \frac1{1 + \lambda} होता, और सच्चा उत्तर उससे बड़ा है,

1eλλ11+λ,\frac{1 - \eu^{-\lambda}}{\lambda} \geq \frac{1}{1 + \lambda},

ठीक वैसा ही जैसा उत्तल फलन t11+tt \mapsto \frac1{1+t} के लिए जेनसन असमिका माँगती है। उत्तल प्रतिबिंबों की प्रत्याशाएँ भोले प्रतिस्थापन-मान से ऊपर बैठती हैं, और अंतरण के साथ कोई श्रेणी-जाँच उस अमूर्त असमिका को मूर्त बना देती है।

उदाहरण 22.12 (गुणनफल, स्वतंत्रता के साथ और बिना)

दो निष्पक्ष पासे फेंकिए। यदि YY दूसरा पासा हो (जो पहले से स्वतंत्र है), तो E(XY)=E(X)E(Y)=3.52=12.25\E(XY) = \E(X)\E(Y) = 3.5^2 = 12.25। और यदि इसके बदले Y=XY = X हो (पासे का स्वयं से “गुणनफल”), तो

E(X2)=1+4+9+16+25+366=91615.1712.25:\E(X^2) = \frac{1 + 4 + 9 + 16 + 25 + 36}{6} = \frac{91}{6} \approx 15.17 \neq 12.25 :

अर्थात् दोनों परिदृश्यों में सीमांत नियम वही, संयुक्त नियम भिन्न, और गुणनफल-प्रत्याशाएँ भिन्न। खुदवा लेने योग्य सार: E(XY)\E(XY) युग्म का फलनिक है, दोनों सीमांतों का नहीं — और अंतराल E(X2)E(X)22.92\E(X^2) - \E(X)^2 \approx 2.92 ठीक कोनिग–हाइगेंस से पासे का प्रसरण 3512\frac{35}{12} है।

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