方差除以12的原因与随机变量的期望值和方差计算有关。
首先,假设随机变量 $X$ 服从区间 $[a, b]$ 上的均匀分布,其概率密度函数为:
$$f(x) = frac{1}{b-a}, quad a < x < b$$
计算期望值 $E(X)$ :
$$E(X) = int{a}^{b} x f(x) , dx = int{a}^{b} x cdot frac{1}{b-a} , dx = frac{1}{b-a} int{a}^{b} x , dx$$ $$int
$$E(X) = frac{1}{b-a} cdot frac{b^2 - a^2}{2} = frac{a+b}{2}$$
计算方差 $D(X)$ :
方差的公式为:
$$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2$$
首先计算 $E(X^2)$:
$$E(X^2) = int{a}^{b} x^2 f(x) , dx = int{a}^{b} x^2 cdot frac{1}{b-a} , dx = frac{1}{b-a} int{a}^{b} x^2 , dx$$ $$int
$$E(X^2) = frac{1}{b-a} cdot frac{b^3 - a^3}{3} = frac{b^2 + ab + a^2}{3}$$
然后计算方差:
$$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = frac{b^2 + ab + a^2}{3} - left( frac{a+b}{2} right)^2$$
$$D(X) = frac{b^2 + ab + a^2}{3} - frac{(a+b)^2}{4}$$
$$D(X) = frac{4(b^2 + ab + a^2) - 3(a+b)^2}{12}$$
$$D(X) = frac{4b^2 + 4ab + 4a^2 - 3a^2 - 6ab - 3b^2}{12}$$
$$D(X) = frac{b^2 - 2ab + a^2}{12}$$
$$D(X) = frac{(b-a)^2}{12}$$
因此,方差 $D(X)$ 除以 12 是因为:
$$D(X) = frac{(b-a)^2}{12}$$
这个结果表明,对于区间 $[a, b]$ 上的均匀分布,其方差是区间长度的平方除以 12。
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本文概览:方差除以12的原因与随机变量的期望值和方差计算有关。首先,假设随机变量 $X$ 服从区间 $[a, b]$ 上的均匀分布,其概率密度函数为:$$f(x) = \frac{1}{b-a}, \quad a < x < b$$计算期望值 $E(