Eu quero mostrar


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Seja X:Ω→N uma variável aleatória no espaço de probabilidade (Ω,B,P) Mostre que

E(X)=∑n=1∞P(X≥n).

minha definição de E(X) é igual

E(X)=∫ΩXdP.

Obrigado.


Hmmm, talvez você queira adicionar esse ... não? X≥0
— Stat

@Stat: não, . é natural. Considere sempre igual a 2. . P(X≥0)=1XXE(X)=2=P(X≥1)+P(X≥2)
— janeiro

Opa, não vi ! N
— Stat

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A instrução está (ligeiramente) incorreta: como inclui , a soma deve começar em vez de . N001
— whuber

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@whuber Não, a soma deve começar em (tente o caso quando ). n=1P[X=42]=1
— Será que

Respostas:


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A definição de para discreto é .E(X)XE(X)=∑ixi⋅P(X=xi)

P(X≥i)=P(X=i)+P(X=i+1)+⋯

então

∑iP(X≥i)=P(X≥1)+P(X≥2)+⋯=P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)+⋯+P(X=2)+P(X=3)+⋯

(reorganizamos os termos na última expressão)

=1⋅P(X=1)+2⋅P(X=2)+3⋅P(X=3)+⋯=∑ii⋅P(X=i)

qed


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Você deve fornecer dicas úteis para as etiquetas de auto-estudo e não a resposta completa. É melhor não resolver as tarefas deles :) #
— Stat Stat

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Você não precisa explicar por que pode reordenar a soma? isso seria importante se você estiver procurando por uma demonstração rigorosa.
— Manuel

@ Janeiro.na questão é uma variável aleatória, não mencione é discreto ou contínuo. XXX
— ambagher pual

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Pual, sim, você indicou que é discreto na primeira linha: "discreto" (no sentido mais amplo possível) significa que há um subconjunto contável do intervalo da variável para o qual ela tem probabilidade ; e como é contável, seu deve ser discreto. 1 N XX1NX
— whuber

@ whuber.Eu concordo e entendi. e obrigado de todos.
— ambagher pual

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Eu gosto da resposta de janeiro. Posso sugerir uma maneira de escrever a série para que os olhos percebam o rearranjo mais facilmente (é assim que gosto de escrever no quadro-negro)? (O rearranjo é matematicamente porque esta é uma série de termos positivos .)

∑k=1∞P(X≥k)=P(X≥1)=P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)+…+P(X≥2)+P(X=2)+P(X=3)+…+P(X≥3)+P(X=3)+…+…+…

Você acha que X é discreto?
— BCLC 26/11

@BCLC, a fórmula funciona apenas quando X pode receber números inteiros positivos. De fato, para, digamos, a distribuição uniforme padrão, ela fornece 1, enquanto a resposta é 1/2. Ou, mesmo em caso discreto, vamos considerar a distribuição de dois pontos : a fórmula fornece 0, enquanto o valor médio é 3/8. P(X=1/4)=P(X=1/2)=1/2
— Artem Sobolev

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Eu acho que a maneira padrão de fazer isso é escrevendo

X=∑n=1∞1(X≥n)

E(X)=E(∑n=1∞1(X≥n))

e depois ordem inversa de expectativa e soma (pelo teorema de Tonelli)


Interessante. É correto dizer que isso NÃO assume que é discreto? : OX
— BCLC

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@BCLC A primeira linha só é verdade se X é um número natural, por isso não é correto ....
— seanv507

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Uma das outras excelentes respostas aqui (do seanv507 ) observou que essa regra de expectativa segue um resultado mais forte que expressa a variável aleatória subjacente como uma soma infinita de variáveis ​​indicadoras. É possível provar um resultado mais geral, e isso pode ser usado para obter a regra de expectativa na pergunta. Se (portanto, seu suporte não for maior que os números naturais), poderá ser mostrado (prova abaixo) que:X:Ω→N

X=∑n=1max(X,m)I(X⩾n)for all m∈N.

Tomar fornece o resultado útil:m→∞

X=∑n=1∞I(X⩾n).

Vale ressaltar que esse resultado é mais forte que a regra da expectativa na questão, pois fornece uma decomposição para a variável aleatória subjacente, e não apenas o seu momento. Conforme observado na outra resposta, pegar as expectativas de ambos os lados dessa equação e aplicar o teorema de Tonelli (para trocar a ordem dos operadores de soma e expectativa) fornece a regra de expectativa na pergunta. Essa é uma regra de expectativa padrão usada ao lidar com variáveis ​​aleatórias não negativas.


O resultado acima pode ser provado de maneira bastante simples. Comece observando que:

X=1+1+⋯+1⏟X times+0+0+⋯+0⏟countable times.

Para qualquer , temos:m∈N

X=1+1+⋯+1⏟X times+0+0+⋯+0⏟max(0,m−X) times=∑n=1XI(X⩾n)+∑n=1max(0,m−X)I(X⩾X+n)=∑n=1XI(X⩾n)+∑n=X+1max(X,m)I(X⩾n)=∑n=1max(X,m)I(X⩾n)..

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