对于一个服从两点分布的随机变量 \( X \),其概率质量函数可以表示为:
\[
P(X = 1) = p, \quad P(X = 0) = 1 - p
\]
其中,\( p \) 是事件成功的概率,\( 0 \leq p \leq 1 \)。
接下来,我们来推导两点分布的期望和方差公式。
期望的计算
根据期望的定义,对于离散型随机变量 \( X \),其期望 \( E(X) \) 可以通过以下公式计算:
\[
E(X) = \sum_{x} x \cdot P(X = x)
\]
代入两点分布的概率质量函数:
\[
E(X) = 0 \cdot (1 - p) + 1 \cdot p = p
\]
因此,两点分布的期望为:
\[
E(X) = p
\]
方差的计算
方差 \( Var(X) \) 的定义是随机变量 \( X \) 的平方的期望减去 \( X \) 的期望的平方:
\[
Var(X) = E(X^2) - [E(X)]^2
\]
首先计算 \( E(X^2) \):
\[
E(X^2) = \sum_{x} x^2 \cdot P(X = x)
\]
代入两点分布的概率质量函数:
\[
E(X^2) = 0^2 \cdot (1 - p) + 1^2 \cdot p = p
\]
接着代入方差公式:
\[
Var(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = p - p^2 = p(1 - p)
\]
因此,两点分布的方差为:
\[
Var(X) = p(1 - p)
\]
总结
综上所述,两点分布的期望和方差分别为:
\[
E(X) = p, \quad Var(X) = p(1 - p)
\]
这两个公式在实际应用中非常重要,尤其是在数据分析和机器学习领域,它们为我们提供了关于二元事件的基本统计特性。