評価、分析について

国際開発学分野の評価や統計的分析手法について勉強しています。日々学んだことを記録していきます。

結合確率分布

例題

次の表は2つの離散型確率変数の結合確率分布を示す。

1 2 3
0 3/20 1/10 3/20
1 1/10 0 1/10
2 3/20 1/10 3/20


この時、
(a) Xの周辺分布とYの周辺分布を求めよ。
(b) E(X),E(Y),E(XY),V(X),V(Y)を求めよ。
(c) E(XY)=E(X)E(Y)は成り立つが、XとYは独立ではないことを示せ。
(d) Z=X+Yの分散を求めよ。

(a)周辺分布

Xの周辺分布

x 0 1 2
P(X=x) 2/5 1/5 2/5


Yの周辺分布

y 1 2 3
P(Y=y) 2/5 1/5 2/5
(b)期待値と分散

E(X)=1\times1/5+2\times2/5=1
E(Y)=1\times2/5+2\times1/5+3\times2/5=2
E(XY)=1\times1\times1/10+1\times3\times1/10+2\times1\times3/20+2\times2\times1/10+2\times3\times3/20=2


(c)独立性

E(XY)=E(X)E(Y)が成り立つ。
しかし、たとえば
P(X=0, Y=1)=3/20, P(X=0)=2/5, P(Y=1)=2/5
であるから独立ではない。

(d)Z=X+Yの分散

Zの確率分布の表を作成すると、以下のようになる。

Z(x+y) 1 2 3 4 5
P(Z=z) 3/20 1/5 3/10 1/5 3/20

であるから
E(x+y)=E(X)+E(Y)=1+2=3
V(Z)=1^2*3/20+2^2*1/5+3^2*3/10+4^2*1/5+5^2*3/20-3^=1.6


別解

E(Z)=1*3/20+2*1/5+3*3/10+4*1/5+5*3/20=3