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Forum "Wahrscheinlichkeitstheorie" - Erwartungswert, Diskret
Erwartungswert, Diskret < Wahrscheinlichkeitstheorie < Stochastik < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Erwartungswert, Diskret: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 05:22 Mi 29.05.2013
Autor: sissile

Aufgabe
Sei X eine Zufallsvariable, die nur pos ganzzahlige Werte annimmt. Seien a,b>0 positive Konstanten. Es wirds angenommen dass [mm] P(X=2k)=a^k [/mm] und P(X=2k-1) = [mm] b^k [/mm] für alle k=1,2..
Seien a=b<1. berechne [mm] E[a^X] [/mm]
(Hinweis: P soll ein Wahrscheinlichkeitsmass sein)


Hallo
Für a ,b < 1
[mm] \sum_{k=1}^\infty [/mm] P(X=k) = 1
<=> [mm] \sum_{k=1}^\infty [/mm] P(X=2k-1)+ [mm] \sum_{k=1}^\infty [/mm] P(X=2k)= [mm] a^k [/mm] + [mm] b^k [/mm] = [mm] \frac{a}{1-a} [/mm] + [mm] \frac{b}{1-b} [/mm]
...<=> 1= 2a + 2b - 3ab

a=b
=>0=3 [mm] a^2 [/mm] - 4a +1
=> a= 1/3 da a <1

Y= [mm] a^X [/mm] = g(X) mit g(X)= [mm] a^X [/mm]
[mm] E[a^X] [/mm] = [mm] \sum_{x \in X(\Omega)} [/mm] g(x) P(X=x) = [mm] \sum_{k \ge 0} a^X [/mm] P(X=k) = [mm] \sum_{k\ge 0}a^X [/mm] [P(X=2k-1) + P(X=2k)]..
ist laut Lösungsbuch falsch..
Wo ist mein Fehler?Bei der SUmmierung?

EDIT: In Mitteilung auf einen Fehler draufgekommen.


        
Bezug
Erwartungswert, Diskret: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 05:38 Mi 29.05.2013
Autor: sissile

Achso ..

$ [mm] E[a^X] [/mm] $ = $ [mm] \sum_{x \in X(\Omega)} [/mm] $ g(x) P(X=x) = $ [mm] \sum_{k \ge 0} a^k [/mm] $ P(X=k) =  [mm] \sum_{k\ge 0}a^{2k-1} [/mm] P(X=2k-1) + [mm] a^{2k} [/mm] P(X=2k) =
[mm] \sum_{k\ge 0} a^{2k-1} a^k [/mm] + [mm] a^{2k} a^k [/mm] =  [mm] \sum_{k\ge 0} a^{3k-1} [/mm]  + [mm] a^{3k} [/mm] =  [mm] \sum_{k\ge 0} a^{3k} [/mm] *(1/a +1)= (1/a +1) [mm] \frac{a^3}{1-a^3} [/mm]

LG

Bezug
        
Bezug
Erwartungswert, Diskret: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 06:01 Mi 29.05.2013
Autor: tobit09

Hallo sissile,


>  Für a ,b < 1
>  [mm]\sum_{k=1}^\infty[/mm] P(X=k) = 1
>  <=> [mm]\sum_{k=1}^\infty[/mm] P(X=2k-1)+ [mm]\sum_{k=1}^\infty[/mm]

> P(X=2k)= [mm]a^k[/mm] + [mm]b^k[/mm]

(Hier hast du wohl die Summenzeichen vergessen.)

> = [mm]\frac{a}{1-a}[/mm] + [mm]\frac{b}{1-b}[/mm]

Beachte, dass die Reihen bei $k=1$ beginnen, die geometrische Reihe jedoch bei $k=0$. Du benötigst also jeweils einen "Korrekturterm".


>  ...<=> 1= 2a + 2b - 3ab

>  
> a=b
>  =>0=3 [mm]a^2[/mm] - 4a +1
>  => a= 1/3 da a <1

Folgerichtig.

(Wenn du $a=b$ von Anfang an berücksichtigst, machst du dir übrigens das Leben leichter... ;-) )


> Y= [mm]a^X[/mm] = g(X) mit g(X)= [mm]a^X[/mm]

Schreibe lieber [mm] $g(x)=a^x$ [/mm] (du willst ja schließlich die Abbildung g definieren, nicht die Komposition von g und X).

> $ [mm] E[a^X] [/mm] $ = $ [mm] \sum_{x \in X(\Omega)} [/mm] $ g(x) P(X=x) = $ [mm] \sum_{k \ge 0} a^k [/mm] P(X=k) =  [mm] \sum_{k\ge 0}a^{2k-1} [/mm] P(X=2k-1) + [mm] a^{2k} [/mm] P(X=2k)$

(Da sich das Summenzeichen auf beide Summanden bezieht, solltest du Klammern setzen.)

> $=  [mm] \sum_{k\ge 0} a^{2k-1} a^k [/mm] + [mm] a^{2k} a^k$ [/mm]

Diese Reihe muss bei $k=1$ starten.

> $=  [mm] \sum_{k\ge 0} a^{3k-1} [/mm]  + [mm] a^{3k} [/mm] =  [mm] \sum_{k\ge 0} a^{3k} [/mm] *(1/a +1)= (1/a +1) [mm] \frac{a^3}{1-a^3}$ [/mm]

Folgerichtig.


Fazit: Dein Weg wird völlig korrekt, wenn du die Reihenanfänge bei $k=1$ statt bei $k=0$ berücksichtigst.

EDIT: Alles korrekt! [ok]


Viele Grüße
Tobias

Bezug
                
Bezug
Erwartungswert, Diskret: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 06:14 Mi 29.05.2013
Autor: sissile

Hallo
> Beachte, dass die Reihen bei $ k=1 $ beginnen, die geometrische Reihe jedoch bei $ k=0 $. Du benötigst also jeweils einen "Korrekturterm".

Hab ich doch mit dem a in Zähler.
DU hast recht bei der Summe hab ich mich im Index verschrieben es aber "richtig" ausgeführt.

Ich verstehe nicht was jetzt nicht passen sollte.
[mm] \sum_{k\ge0} a^k [/mm] = [mm] \frac{1}{1-a} [/mm]
[mm] \sum_{k\ge1} a^k [/mm] = [mm] \frac{a}{1-a} [/mm]

Bezug
                        
Bezug
Erwartungswert, Diskret: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 06:26 Mi 29.05.2013
Autor: tobit09


>  > Beachte, dass die Reihen bei [mm]k=1[/mm] beginnen, die

> geometrische Reihe jedoch bei [mm]k=0 [/mm]. Du benötigst also
> jeweils einen "Korrekturterm".
> Hab ich doch mit dem a in Zähler.

[sorry], du hast recht, das war Blödsinn von mir!

Also alles bei dir korrekt! [ok]

(Am Ende kannst du noch [mm] $a=\frac13$ [/mm] einsetzen.)

Bezug
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