期待値の計算

期待値の計算を、1行に値とその確率を入力するだけで行えます。例えば、−1が50 %、2が30 %、10が20 %なら、期待値E(X)は2.1、標準偏差は4.16になります。分数やパーセントでの入力にも対応しています。

出典:Wikipedia – Erwartungswert。更新日:

1行に値xとその確率pを、空白で区切って入力します。pは小数(0.25)、分数(1/4)、パーセント(25 %)のどれでも使えます。
すべてのpを合計で割ります。相対度数や、丸めた値のときに便利です。
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結果

結果
E(X)=2.1・分散=17.29・標準偏差σ=4.15812
計算表
xpx · px² · p
-10.5-0.50.5
20.30.61.2
100.2220
合計12.121.7
計算の手順
  • 期待値E(X)=Σ xᵢ·pᵢ=2.1(x · p列の合計)。
  • E(X²)=Σ xᵢ²·pᵢ=21.7(x² · p列の合計)。
  • 分散Var(X)=E(X²)-E(X)²=21.7-(2.1)²=17.29。
  • 標準偏差σ=√Var(X)=√17.29=4.15812。
期待値は、長い目で見たときの平均であり、最も起こりやすい値ではありません。参加費のあるゲームでは、E(X)=0が公平なゲームを意味します。

計算方法

確率変数の期待値は、起こりうる値すべてを確率で重みづけした平均で、E(X)=Σ xᵢ·pᵢで求めます。とても多くの回数を繰り返したときの平均がわかります。分散と標準偏差は、値が期待値のまわりにどれくらい散らばるかを表します。

計算のしかた

各値xにはその確率pがあり、確率の合計は1です。各値に確率をかけて足します。−1(50 %)、2(30 %)、10(20 %)なら、E(X)=−0.5+0.6+2=2.1です。分散はVar(X)=E(X²)-E(X)²で、ここでは21.7-4.41=17.29、標準偏差はσ=√17.29≒4.16です。1から6の目がそれぞれ1/6で出る公平なさいころでは、E(X)=3.5、Var(X)=35/12≒2.92、σ≒1.71になります。

入力と正規化

確率は、小数、分数(1/6)、パーセント(16.7 %)のどれでも書けます。丸めの影響で合計がちょうど1にならない場合も、小さなずれは許容されます。相対度数や重みを入力するときは、「確率を正規化する」で各値を合計で割れます。

よくある質問

期待値はどう計算しますか。

起こりうる各値にその確率をかけて、すべての積を足します。E(X)=x₁·p₁+x₂·p₂+…です。さいころなら(1+2+…+6)/6=3.5になります。

ゲームで期待値が0とはどういう意味ですか。

長い目で見ると平均の利益がゼロで、勝ちと負けが釣り合うという意味です。これを公平なゲームといいます。期待値がマイナスなら、平均して損をします。

期待値、分散、標準偏差はどう関係しますか。

分散は、期待値からのずれの2乗の期待値で、Var(X)=E(X²)-E(X)²です。標準偏差はその平方根で、Xと同じ単位になります。

出典・根拠

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