接棒數學
高三下📊 資料與不確定性

期望值與變異數

Expectation and Variance

公式

E(X) = Σ xᵢpᵢ | Var(X) = E(X²) − [E(X)]²

期望值是「長期平均會拿到多少」,變異數衡量結果有多分散。

練這學期的計算題
先修

白話解釋

**期望值** E(X) = Σ xᵢpᵢ,是每個結果乘以它的機率再加總,代表**長期下來的平均值**。

注意期望值**不一定是可能出現的結果**。丟一顆公正骰子的期望值是 3.5,但骰子永遠不會出現 3.5 點。它是長期平均,不是預測單次結果。

期望值最實際的用途是判斷一個賭局或投資**划不划算**:算出淨期望值,正的長期有利、負的長期不利。所有商業賭局的期望值對玩家都是負的,這就是它們能獲利的原因。

**變異數** Var(X) = E[(X−μ)²],衡量結果偏離平均的程度。實際計算常用等價公式 **Var(X) = E(X²) − [E(X)]²**(「平方的期望 減 期望的平方」),比按定義展開快得多。

**標準差** σ = √Var,單位與原資料相同,比變異數好解讀。

兩組資料期望值相同、變異數不同時,意義差很多:投資 A 和 B 的期望報酬都是 5%,但變異數大的那個風險高得多。只看平均不看變異,是解讀數據最常見的疏漏。

什麼時候用

評估賭局與投資、風險分析、品質管制。

最容易錯的地方

例題 · 3

先自己算,再看解答——這樣才有效。

  1. 1

    丟一顆公正骰子,點數的期望值是多少?

  2. 2

    某遊戲有 1/2 機率得 10 元、1/2 機率得 0 元,期望值是多少?

  3. 3

    E(X) = 3、E(X²) = 13,Var(X) = ?

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