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28C.1 Erwartungswert, Varianz, Standardabweichung für eine diskrete und eine stetige Verteilung


CC-BY-NC-SA 3.0

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ichwüsste gerne Erwartungswertund Standardabweichungund Varianz in zwei SituationenErwartungswertdes ?? andersrum Varianzerst die Varianz und dann die StandardabweichungAbweichungin zwei SituationeneinmaleinediskreteZufallsgrößedie drei verschiedene Werte annimmt?? drei vier und fünfsowas eine diskrete Zufallsgrößedrei Werte alle mit derselben Wahrscheinlichkeitendes im Reiniger drei und vier und fünf?? dazualle mitder gleichen Wahrscheinlichkeit??und einmal einekontinuierlichestetigeZufallsgrößediese ähnlich zu sein scheintmit dieser Wahrscheinlichkeitsdichtedas soll mein Wahrscheinlichkeitsdichtesein klein PvonX ich habe nun nach oder doch zwei Schüler klein P von X das von X wirklich mal dazueinediskrete eine stetige Zufallsgrößeund sie bestimmen mal Erwartungswertwar ja so Standardabweichungin beiden Fällen ??und das Ion ist natürlich eine fünf und keine vier soalles erzählen können am frühen Morgender erste Teil die drei so häufig wie die vier so häufig wie die fünf?? und dann der Erwartungswertallein aus dem Bauch raus wenn sie sich vorstellensie machen dieses Experimenttausend mal dann haben sie drei hundert dreiunddreißig mal drei drei hundert dreiunddreißig mal die vier hundert dreiunddreißig ?? fünf oder ?? vier dreißig mal die fünfim Mitteldas heißt wenn sie aus ihren tausend Messungen den Mittelwert bildendrei hundert dreiunddreißig mal die drei plus drei hundert dreiunddreißig Mali vier plusdrei hundert Vermieters vierunddreißigmal die fünfInsassen tausend ?? werden den Mittelwert gegen tausend Messungen im Mittelwert bilden haben sieleider Beistrichein Drittel mal drei ein drittel mal für ein hundert mal fünfdas gewichteten Mittelist das schlicht und ergreifendim ersten Fall alsoNummer einsinNummer einsder Erwartungswertich schreibe ausdrücklich dieses X als großes Xmit den Stichen oben und unten meine ich Großbuchstabe Sist nichts besonderes mathematisch ich will nur ganz klarmachen es ist ein Großbuchstabenkein Kleinbuchstaben?? andas wird also sein die Wahrscheinlichkeitdafür dasmit ?? fünftes drei auftrittmach mal den Wert drei plus die Wahrscheinlichkeit dafür das vier Auftritt Martin wird vier plus Wahrscheinlichkeit dafür dasfünf Auftritt mal den Wert fünfdie können direkt aus dem Bauch heraus sagen das muss offensichtlich vier sein gar keine Frageaber offiziell kann sich auch so ausrechnenwie gerade vorgeführt ?? die tausend Versuche machen stündlich hierdrei hundert dreiunddreißig von tausendmal drei und so weiterso kommt das zustandeund wenn es nicht ein Drittel wäre die Wahrscheinlichkeiteine andere diese Formel wird der weitergehen Wahrscheinlichkeit mal wird auch summiertjetzt die VarianzSigma Quadrat das Quadrat der Standardabweichungdie Varianz soll folgendes sein der Erwartungswertdas war nicht so ganz klar wo diese Formel herkommt der Erwartungswertder quadratischenAbweichungum eineChance meines ?? Wirkungen sich folgendes an die Zufallsgrößeminus Erwartungswertwie weit liege ich weg vom Erwartungswertdavon den Erwartungswertzu bildenum eine Idee für die Streuung zu ?? wäre ungeschicktbeseitige ich weg vom Erwartungswertdas mal über dem Erwartungswertmal unter dem Erwartungswertund wenn ich davon den Erwartungswert lediglich null ?? wäre langweiligtätig ist dieses zu verzierenwenn es ist immer positiv oder nullund davon der Erwartungswert gibt Miniidee für die Streuungso kommt die Varianz zustande??was ist die Abweichungvom Erwartungswertwie weit liege ich weg vom Erwartungswertmit Vorzeichendavon will ich auf den Erwartungswert haben die weidlich typischerweiseweg wenn sie aber direkt in Erwartungswertbilden kämen null ?? ausdeshalb verdient erst und könnte auch?? gibt's in einigen Fällen man könnte auch demBetrag bilden das wäre irgendwieschöner von Anschauung her ist aber fürchterlich zu rechnenund bildet nicht den Betrag ?? bildet das Quadratund das ist dann die Definition der Varianzdie Abweichung Quadrieren versank die Abweichung vom Erwartungswert Quadrieren davon Erwartungswert das ist die offizielleDefinition der Varianzist der Wissens eben ausrechnen kann dass sie innen drin buchstabieren sie aus das ist der Erwartungswertvon?? und jetzt kommt binomischdie Zufallsgrößeins Quadratminus zwei mal die Zufallsgrößemal den Erwartungswertplus den Erwartungswert ins Quadratsobstplus den Erwartungswertins Quadratsodas jetzt einfach nur mit der biologischen Formel auseinandergenommenX ins Quadrat minus zwei mal X Malé von Xplus E von X ins Quadratdasselbe wie hier es sieht fürchterlich aus muss aber dasselbe ergebenund ob man sich das weiterErwartungswerteiner Summenahm sie mehrere Zufallsgrößenund davon eine Summeoder Differenzwenn sie da die Mittelwerte bilden das ist das Phasen ja unendliche Mittelwerte bilden dann können Sie das auch einzelne tun diese Erwartungswertwird sein der Erwartungswertvon X Quadratminusgeschossen beglichen Erwartungswert von dem inneren ihr zweimalX mal E von Xplus Erwartungswertvon Erwartungswertsind ziemlich unsinnig Erwartungswert ist schon eine feste Zahl davon nochmals in Erwartungswertist der Erwartungswertplus den Erwartungswert von Xins QuadratKomma noch ein Trick hierder Erwartungswert hier ist eine feste Zahldurch Bilder was passiert im Mittel wenn ich rechne zweimal eine feste Zahl mal meine Zufallsgrößekriege ich rauszweimaleine feste Zahl die von Xmalbesser mit der nur noch Erwartungswertvon X stehendass es leicht überraschendihr steht für mich im Endeffekteine Konstantemal eine Konstanteder Erwartungswertist er eine feste Zahlvier bei uns muss man schon mal die Zufallsgrößedrei oder vier oder fünfden sich nach vornedehnt sich nach vorneund es bleibt der Erwartungswertvon X stehendass es so wie das Kaninchen aus dem Hut zu zaubern an der Stelledie zwei nach vorne den Erwartungswertnach vorne ist eine Konstante und entsteht da der ErwartungswertXals letztes nochaber hier ?? das ist ja zweimalder Erwartungswertvon Xins Quadratdann habe ich zum Schluss wie das alles ZusammensatellitKommaden Erwartungswertvon X ins Quadratsoll es betont in Erwartungswert von X Quadratminus zwei ?? in Erwartungswert von X ins Quadrat bloß einmal den Erwartungswertalso minus einmal den Erwartungswertvon X ins Quadratdas Blatt zum Schluss stehen minus zwei mal plus einmalmacht minus einmaldas ist danach hat die Formel die Band benutztdas ist die Idee hinter dem hinter der Varianzdie Abweichung vom Erwartungswertgratuliert im Mittel das ist die Idee von der Varianz ein Maß für die Abweichung ein quadratischesMaß für die Abweichung und dass sie unten zwanzig rechnenErwartungswertvon Quadrat minus das Quadrat vom Erwartungswertdas ist danach ?? die offizielle Formeldie hilft aber nicht wirklich viel bei der Vorstellung dies aber einfach auszurechnenzu den Erwartungswert von X in Hermes brauche den Erwartungswert vom QuadratErwartungswertvom Quadratdie gucken sich das Quadrat zur Zufallsgrößeandas Quadrat dieser Zufallsgrößeist neunoder sechzehnoder fünfundzwanzigund alles wieder Wahrscheinlichkeit ein dritteldavonwelche ErwartungswerthabenErwartungswertWahrscheinlichkeitmal wertlos Wahrscheinlichkeit mal wertlos Wahrscheinlichkeit mal wird nur meine Werte sind jetzt X Quadratneunsechzehnvon zwanzigso kriege ich den Erwartungswert vom Quadrat ein drittel mal neun plus ein drittel mal sechzehnplus ein drittel malfünfundzwanzigin ein drittel der Fälle ist das Quadrat neun ein Drittel der Fälle ist das Quadrat sechzehnund ein Drittel der Fälle ist es für zwanzigund das wirdungemütlich?? ähmneunundsechzigstemzwanzig fünfzig Drittelvonmirjetzt ?? ich dann die VarianzalsErwartungswert vom Quadrat minus Quadrat vom ErwartungswertdieVarianzSigma Quadrat ist alsoErwartungswert vom Quadrat fünfzig dritteminus das Quadrat vom Erwartungswertsich noch erinnern Erwartungswert und Amerikanischen geschrieben ob sie Erwartungswert war natürlichvierfünfzig drittelaus und fünfzig drittel minus vier ins Quadratentweder bildender Erwartungswert vom Quadrat minusdas Beratung Erwartungswertvier ist Erwartungswert ins Quadrat fünfzig dritte minus sechzehnSälen fünfzigminus und die sechzehnbringen Sie auf einen Nenner mit der dreisechzehn mal dreißig ?? achtundvierzigüber zwei Dritteln die Varianz ist zwei Drittelund damit ist die StandardabweichungWurzel aus der Varianz ist die Standardabweichungnur zu zwei Dritteldas ist dann ja zwei Drittel null Kommasechs sieben ?? irgendwasdie Wurzel drausvorstelleneinseinshier ist irgendwo zwei Drittel die Wurzel draus wirdzwischen zwei Drittel und einsdas ist nicht ganz unplausibelalsSchwankung sozusagenEnt das hiereine Standardabweichunges ist irgendwas zwischen zwei Drittel und einssieht plausibel ausdamit aber dieStandardabweichunghier auchwas immer sagen wo die Standardabweichungherkommt also die Varianz sagt Ihnen etwas über diemittlerequadratischeAbweichungund der Gedanke ist dann okay wenn ich aus der mittleren quadratischenAbweichungdie Busse ziehedann habe ich sowas wie die mittlere Abweichungdas definiert man als Standardabweichungdie Wurzel aus der Varianz definiert man als Standardabweichungdas ist etwas was mir dietypische Schwankungsbreitegibtsoauch hier ist Erwartungswertoffensichtlich wieder vier wenn sie sich angucken wo liegt der Schwerpunkt bei welche X Koordinate nicht der Schwerpunktwegen Symmetrieoffensichtlich bei viererledigt sich von selbst ?? berechnet den tatsächlich mal noch mal ausdauerndenUnterhalt meint das erste ??das erste wird sein Mangel wahrscheinlich das Licht offiziell zu schreibenwahrscheinlich das Licht ist null bis zur dreißigstenull ab der fünf und zwischendurch ist sie konstantdie Flächedie sich hier bildet muss eins seindamit sie die gesamte Schnelligkeit eins haben eines klar P von Xgenommen ausführlichenD von X istSchweifklammerein halbmit lediglich eins kommt ein halbfürdrei kleine gleich X kleiner gleich fünf und null sonstdass wir jetzt ganz streng offiziell hingeschrieben was Wahrscheinlichkeitsdichteist damit hier die Fläche eins drunter ist muss es die Höhe ein halb habenlinks ist es nur sechzehntes nullzwischendurch ist eine ?? stückweise Definitionund jetzt der Erwartungswertbei der diskreten Zufallsgrößerechne ich Wahrscheinlichkeitmal Wertplus wahrscheinlich bald mal wertlos Wahrscheinlichkeit mal wird und so weiter über alle Wertees wird hier nicht funktionieren?? jeder Wert für sich die wahrscheinlich Garten und hat mit welcher Wahrscheinlichkeitkommt rein halbnull betreffen sie nie im wahren Leben mit welcher Wahrscheinlichkeit kommt viernull?? treffe ich nie im wahren Lebenkann also nicht nur mit der Summe arbeitendes wird dann Integral werdenTeil zweider Erwartungswertdieser Zufallsgrößewird dann Integral werdenvon drei bis fünfund was ich jetzt integriere istwie großdie Wahrscheinlichkeitsdichteist mal den jeweiligen Wertbei denen stetige Zufallsgrößenwird es werden Wahrscheinlichkeitsdichtemal Wertintegriert nicht zu mir die Wahrscheinlichkeitmal den Wert sondern integriertwahrscheinlich das dichteMal den Werterster das war die allgemeine Definitionhier P von Xmal den Wert?? B von X Hamburgers ein halbdas steht dafür den Erwartungswertso könnte man den erwartet auch wenn es offensichtlich vier aber wir können auch ausrechnendannmit Stammfunktiondas Einheit ziehen sie nach vorneund Stammfunktion zu X alsoX QuadratHalbevon drei bisfünf genommenmacht ein halb und jetzt einsetzennoch jefünfundzwanzigHalbeminusneun halberZahlen von zwanzig minus neunzehn sechzehn Halbealso ein halb mal sechzehn Halbesechzehn für den vier Überraschungdas wussten auch schon soaber mit den Erwartungswert von X bestimmen können dann können Sie auch den von X Quadrat bestimmendieselbe Idee wie bei den diskretendie Bestimmung der Wartezeit von X Quadratswahrscheinlichkeitmal wertlos wahrscheinlich aber wird insoweit aber jetzt ist es im Integralwahrscheinlich dasdichteMal den Wertder wird es natürlich das Quadrat als ein integral von drei bis fünfdie Wahrscheinlichkeitsdichteist hier jetzt ein halb hier könnte irgendeine fürchterliche Funktion stehen ihr steht jetzt eine ein halb Wahrscheinlichkeitsdichteum nochmals in das jetztXdas hier ist klein P von X soWahrscheinlichkeitsdichteMatrix QuadratTXWahrscheinlichkeitsdichtemalwovon ich den Erwartungswert wissen von X Quadratim warum ich jetzt verschiedeneX zu machen groß Xsteht für denensteht für die Zufallsgrößedie irgendwas zwischen drei und fünf ist es ist dieses groß X eine Zufallsgrößeder gewürfelte Wert und das kleine X ist jetzt ?? Variableüber dich integrieredieses klein X hatte sich damit zu Fall zu tun dass es etwas sauber man das dann so auseinander hält klein X im Integral und groß X für die Zufallsgrößedie Zahl auf dem Würfelsozusagenokay und das ?? jetzt auch wieder Schema F ein halb mal eine Stammfunktion ?? Quadrat gibt den X hoch drei Drittelzum Beispieldrei bis fünf und das wird sehr ungemütlich?? fünfundzwanzigmal fünfzehn hundert fünfundzwanzigDrittelminusdrei tausend sieben zwanzig Dritteldann sind wir bei ein halbachtundneunzigDrittelachtundneunzigDrittel und damit kriegen wir dieVarianzsie gebensich angucken wie ich das hier begründet habediese Geschichte hierin dieser Begründung hier ist nichts von diskret oder gar stetig oder was auch immer die Rede das geht immerdie Varianz ist immer Erwartungswertvom Quadrat minus das Quadrat vom Erwartungswert egal wo das rechne jetzt hier eben auchder Erwartungswert vom Quadratder steht daein halb mal achtundneunzigDrittelminusdas Quadrat vom Erwartungswertvier ins Quadratoh jedas bin ich alles auf sechsTitelnunsechzehn?? sechzehn mal sechssechzehn mal sechsÖl sechsundneunzigFX neunzig ?? minus sechsundneunzigUnisex neunzigmacht ein Drittelmacht ein Drittel will sagen die StandardabweichungWurzel draus isteins durch Wurzeldreiso ?? dass sie sich angucken einst durch Wurzel dreieins durch eins Kommasechs eins Komma sieben?? das ist ja wenigerals das was wir hier oben hatten wir haben eine kleinere Standardabweichung