学部の1年がやる程度の統計学の公式を,ある程度級数や組み合わせ論の知識を持つ人に向けた解法で証明する.以下の諸定義に注意せよ.
モーメントE[Xk]
E[Xk]=∑j=0k{kj}E[(X)j]
E[Xk]=∑i∈IikP(X=i)=∑i∈I∑j=0k{kj}(i)jP(X=i)=∑j=0k{kj}∑i∈I(i)jP(X=i)=∑j=0k{kj}E[(X)j]
P(X=i):=(ni)piqn−i
E[(X)k]=(n)kpk
E[(X)k]=∑i=0n(i)k(ni)piqn−i=∑i=0n(n)k(n−ki−k)piqn−i=(n)kpk∑i=0n(n−ki−k)pi−kq(n−k)−(i−k)=(n)kpk(p+q)n−k=(n)kpk.
E[X]=np,V[X]=npq
E[X]=(n)1p1=np.
E[X2]=E[(X)2]+E[X]=n(n−1)p2+np=(np)2+npq
V[X]=(np)2+npq−(np)2=npq.
一応モーメントも載せておく.
E[Xk]=∑j=0k{kj}(n)jpj
.E[Xk]=∑j=0k{kj}E[(X)j]=∑j=0k{kj}(n)jpj.
P(X=i):=λii!e−λ
E[(X)k]=λk
E[(X)k]=∑i=0∞(i)kλii!e−λ=λke−λ∑i=0∞λi−k(i−k)!=λke−λeλ=λk.
E[X]=λ,V[X]=λ
E[X]=λ1=λ.
E[X2]=E[(X)2]+E[X]=λ2+λ
V[X]=λ2+λ−λ2=λ.
E[Xk]=∑j=0k{kj}λj
.E[Xk]=∑j=0k{kj}E[(X)j]=∑j=0k{kj}λj.
P(X=i):=pqi−1
E[(X)k]=k!qk−1pk
E[(X)k]=∑i=0∞(i)kpqi−1=pqk−1k!∑i=0∞(k+(i−k))!(i−k)!k!qi−k=pqk−1k!∑i=0∞[k+1]i−k(i−k)!qi−k=pqk−1k!(1−q)k+1=k!qk−1pk
E[X]=1p,V[X]=qp2
E[X]=1!q0p1=1p.
E[X2]=E[(X)2]+E[X]=2qp2+1p
V[X]=2qp2+1p−1p2=qp2.
E[Xk]=∑j=0k{kj}j!qj−1pj
.E[Xk]=∑j=0k{kj}E[(X)j]=∑j=0k{kj}j!qj−1pj.
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