随机变量

随机变量是一个随机实验结果的可能数值

例子:抛硬币:结果可以是正面或反面。

我们可以用数值来代表:正面=0反面=1,这就是随机变量 "X":

 

随机变量 1

简单地说:

X = {0, 1}

注意:我们也可以用 正面=100 和 反面=150 或其他数值!这完全是我们的随意选择。

所以:

不像代数变量

代数里,像 x 这样的变量,是个未知数:

例子:x + 2 = 6

我们可以解 x=4

但随机变量是不一样的……

随机变量有个数值集合……

……变量可以随机地取集合里任何的值

 

例子:X = {0, 1, 2, 3}

X 可以随机地取 0、1、2、或 3。

每个值可以有不同的可能性(概率).

大写字母

我们用大写字母来代表随机变量,像 XY,以有别于代数变量。

样本空间

随机变量的数值集合是它的 样本空间

骰子

例子:掷一次骰子

随机变量 X = "向上一面的点数"。

X 可以是 1、2、3、4、5 或 6

所以样本空间是 {1, 2, 3, 4, 5, 6}

 

概率

我们用这个记法来代表任何一个值的概率:

P(X = 值) = 值的概率

例子(续):掷一次骰子

X = {1, 2, 3, 4, 5, 6}

在这例子里,所有值的可能性是一样的,所以每一个的概率都是 1/6

注意概率的和 = 1,这是正确的。

硬币正面硬币反面硬币正面

例子:抛 3个硬币会得到几个正面?

X = "正面的个数" 是随机变量。

可以有 0个正面(如果所有硬币都是反面向上)、1个正面、2个正面或3个正面。

所以样本空间 = {0, 1, 2, 3}

但现在结果的概率不再完全是相等的了。

三个硬币可以抛出八个结果:

      X = "正面
的个数"
HHH   硬币正面硬币正面硬币正面 3
HHT   硬币正面硬币正面硬币反面 2
HTH   硬币正面硬币反面硬币正面 2
HTT   硬币正面硬币反面硬币反面 1
THH   硬币反面硬币正面硬币正面 2
THT   硬币反面硬币正面硬币反面 1
TTH   硬币反面硬币反面硬币正面 1
TTT   硬币反面硬币反面硬币反面 0

在列表里我们可以看到只有 1个结果有三个正面,但有 3个结果有两个正面,3个结果有一个正面,和 1个结果没有正面。所以::

 

2个骰子

例子:掷两个骰子

随机变量是 X = "两个骰子点数的和"。

做个列表:



第一个骰子
1 2 3 4 5 6



第二个
骰子
1 2 3 4 5 6 7
2 3 4 5 6 7 8
3 4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 9 10
5 6 7 8 9 10 11
6 7 8 9 10 11 12

总共有 6 × 6 = 36个结果,样本空间 = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}

我们数数每个值出现的次数,然后计算其概率:

一个范围内的值

我们也可以计算随机变量取一个范围内的值的概率。

例子(续) 两个骰子的点数的和是 5、6、7 或 8 的概率是多少?

就是:P(5 ≤ X ≤ 8) 是多少?

P(5 X ≤ 8) = P(X = 5) + P(X = 6) + P(X = 7) + P(X = 8) = (4+5+6+5)/36 = 20/36 = 5/9

解法

我们也可以解随机变量方程。

例子(续) 如果 P(X = x) = 1/12,x 的值是多少?

P(X = 4) = 1/12,P(X = 10) = 1/12

所以有两个解:x = 4 或 x = 10

注意大写 X 和小写 x 是代表不同的东西:

连续

随机变量可以是 离散或连续的:

这个网页的例子都是关于离散数据的。

去阅读 连续随机变量 来了解更多。

平均、方差、标准差

你也可以去学习怎样计算 随机变量的平均、方差和标准差.

 

总结