条件期望

更新时间:2024-01-03 20:11

条件期望,又称条件数学期望。为了方便起见,我们讨论两个随机变量X与Y的场合,假定它们具有密度函数f(x,y) ,并以g(y|x) 记已知X=x的条件下Y的条件密度函数,以h(x) 记X的边缘密度函数。定义在X=x的条件下, Y的条件期望定义为:E(Y|X=x)=∫y*g(y|x)dy。

定义

概率论中,条件期望是一个实数随机变量的相对于一个条件概率分布的期望值。换句话说,这是给定的一个或多个其他变量的值一个变量的期望值。它也被称为条件期望值。

设X和Y是离散随机变量,则X的条件期望在给定事件Y = y条件下是y的在Y的值域的函数

其中,是x处于X的值域。

如果X是一个连续随机变量,而在Y仍然是一个离散变量,条件期望是:

其中, 是在给定Y=y下X的条件概率密度函数。

应用

条件数学期望在近代概率论中有着基本重要的作用,在实际问题中也有很大用处。在两个互有影响的随机变量中,如果已知其中一个随机变量的取值=y,要据此去估计或预测另一个随机变量的取值,这样的问题在实际应用中经常会碰到。人们称它为“预测问题”。由上述讨论可知,条件数学期望E( )是在已知(=y)发生的条件下,对 的一个颇为“合理”的预测。

一般认为,人的身高和脚印长可当作一个二维正态分布变量来处理。

把它画在平面的直角坐标系中就是一条直线,它在一定程度上描写了身高依赖于脚印的关系,常常称为是回归直线。在一般情形下,由

E( x,y) 或{x,E( x)}

可以得到平面上的两条曲线,它们称为是回归曲线或简称为回归。

期望的剩余方差

还有一点应该指出的是,对于用得最广泛的正态分布来说,可以从例3.27知道,两类回归恰好是一致的。这一事实表明,就正态分布而言,最佳线性估计就是最佳估计。当然,这里“最佳”的意思是指均方差最小

这个均方误差常常称为剩余方差。由上式可知,当 与 间的相关系数| |=1时,剩余方差为零。这时, 可以用方差来准确估计,也就是说 与 之间存在着线性关系。于是我们又一次证明了相关系数是随机变量间线性相依程度的反映。

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