Erwartungswert bei hypergeometrisch verteilten Zufallsgrößen

Erste Frage Aufrufe: 617     Aktiv: 03.04.2020 um 10:58

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Ich soll gerade erläutern, wie man bei der hypergeometrischen Verteilung den Erwartungswert berechnet. Dafür will ich die Formel E(x)=n×(K/N) erklären bzw. von der "normalen" Formel für den Erwartungswert herleiten.

Stimmt es, dass beim Erwartungswert nicht berücksichtigt wird, dass es sich um einen Versuch ohne Zurücklegen handelt, weil das für den Erwartungswert keine Rolle spielt?

Danke im Voraus  ;)

 

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Schüler, Punkte: 10

 

Ich weiß nicht, ob man das so sagen kann. Aber man erhält das gleiche Ergebnis wie bei der Binomialverteilung, die den gleichen Versuch, aber mit Zurücklegen beschreibt.   ─   digamma 03.04.2020 um 10:28

Die Hypergeometrische Verteilung ist ja die klassische Verteilung, die das Lotto 6 aus 49 mathematisch beschreibt. Im Gegensatz zur Binomialverteilung sind die einzelnen Ziehungen eben nicht stochastisch unabhängig, da es sich um eine Ziehung ohne Zurücklegen handelt und somit der Rest der noch zu ziehenden Elemente abhängig ist von den bereits gezogenen Elementen und dadurch entsprechend auch die Wahrscheinlichkeiten für einzelne "Treffer" variieren.   ─   el_stefano 03.04.2020 um 10:58
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Hey binja,

mit deiner 2. Aussage kann ich nichts so richtig anfangen gerade, aber wenn du es aus der allgemeinen Formel für den Erwartungswert herleiten willst, dann musst du rechnen:

\( E(X) = \sum_{k=0}^n k \cdot P(X=k) \)

Das ist die Standardformel für die Berechnung des Erwartungswertes von diskreten Zufallsvariablen. Mit \( P(X=k) \) ist dabei die Dichtefunktion der Hypergeometrischen Verteilung gemeint. Nun kannst du also einsetzen:

\( E(X) = \sum_{k=0}^n k \cdot \frac{\binom{M}{k} \cdot \binom{N-M}{n-k}}{\binom{N}{n}} \)

mit den bekannten Größen der Hypergeometrischen Verteilung. Um das nun weiter umzuformen und die bekannte Erwartungswertformel herzuleiten, könnten folgende 2 Eigenschaften bezüglich Binomialkoeffizienten von Nutzen sein:

\( \binom{x}{y} = \frac{x}{y} \cdot \binom{x-1}{y-1} \)

\( \sum_{i=0}^k \binom{a}{i} \cdot \binom{b}{k-i} = \binom{a+b}{k} \)

Alles in allem ist es jetzt also ein rumrechnen mit den Binomialkoeffizienten. Dazu solltest du zunächst die erste Hilfe hier verwenden, um den Ausdruck so umzuformen, so dass du eben die 2. Hilfsgleichung anwenden kannst, um damit die Summe aufzulösen.

Du kannst ja mal ein bisschen probieren, wenn du nicht weiter kommst, kann man dann ja nochmal gezielter auf die einzelnen Schritte eingehen.

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