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  证明取值范围为[0,1]的随机变量方差最大为1/4这道题属于概率与数理统计的领域设该随机变量为p,则方差Vp=E(p^2)-(Ep)^2,其中E表示期望,那么由于p属于[0,1],则有E(p^2)

  证明取值范围为[0,1]的随机变量方差最大为1/4

  这道题属于概率与数理统计的领域

  设该随机变量为p,则方差Vp=E(p^2)-(Ep)^2,其中E表示期望,那么由于p属于[0,1],则有E(p^2)

1回答
2020-02-08 15:18
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娄淑梅

  证明如下:

  设随机变量有n个,分别为X1,X2,X3,...,Xn,平均数为Y

  则方差=[(X1-Y)^2+(X2-Y)^2+...+(Xn-Y)^2]/n

  =[X1^2+X2^2+...+Xn^2-2Y(X1+X2+...+Xn)+nY^2]/n

  =[X1^2+X2^2+...+Xn^2-2Y(nY)+nY^2]/n

  =[X1^2+X2^2+...+Xn^2-nY^2]/n

  =[nX1^2+nX2^2+...nXn^2-(X1+X2+...+Xn)^2]/n^2

  这个式子对于X1来说是开口向上的二次函数(把X2,X3,...,Xn看成定值),所以当X1=0或1(即定义域的两个端点之一)时方差有最大值.

  同理,当X2=0或1时方差有最大值.

  ...

  同理,当Xn=0或1时方差有最大值.

  因此只有当所有随机变量都在0或1中取时,方差最大.

  下面求最大方差:

  设有a个随机变量取0,n-a个随机变量取1,则平均数Y=(n-a)/n

  方差=[a(0-Y)^2+(n-a)(1-Y)^2]/n

  ={a[0-(n-a)/n]^2+(n-a)[1-(n-a)/n]^2}/n

  =[a(n-a)^2+(n-a)a^2]/n^3

  =a(n-a)/n^2

  =(-a^2+na)/n^2

  =[-(a-n/2)^2+(n^2)/4]/n^2

  ≤1/4

  所以,当a=n/2时,即n/2个0,n/2个1时,方差有最大值1/4(若n为奇数,则方差不可能取到1/4)

  如果有看不懂的地方,可以给我发信息

2020-02-08 15:19:21

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