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4.6.1 数学期望
数学期望简称期望,又称为均值。在涉及概率的操作中,求解函数的加权平均值是非常重要的。从概率论的角度来说,样本指的是需要去观测数据,这些数据属于随机变量,即样本的多少是不确定的,因此得到的样本均值并不是真正意义上的期望。
函数f(x)关于某分布P(x)的期望是指,当x服从分布P(x)时,函数f作用于x的平均值。在概率分布P(x)下,若级数绝对收敛对于离散型随机变量X,其期望E(X)可以表示为如下形式:
![](https://epubservercos.yuewen.com/507925/23721665909549406/epubprivate/OEBPS/Images/Figure-P78_15543.jpg?sign=1738865736-9Llgm4yEYqeaSw6NqTLGepwoI4s2TF41-0-50daa0637d3a4c3085d7732f08d005e7)
设f(x)是连续型随机变量X的概率密度函数,若积分绝对收敛,则随机变量X的数学期望E(X)可以表示为如下形式:
![](https://epubservercos.yuewen.com/507925/23721665909549406/epubprivate/OEBPS/Images/Figure-P78_15547.jpg?sign=1738865736-amUYtZUPNbYA79aCUDuKKwFEg71hfCWZ-0-1704572cf04b7412462b2eb8d27eb98d)
如果给定有限数量的N个点,这些点满足某个概率分布或者概率密度函数,那么期望可以通过求和的方式估计。
![](https://epubservercos.yuewen.com/507925/23721665909549406/epubprivate/OEBPS/Images/Figure-P79_15548.jpg?sign=1738865736-lGfsLpnzCKT484sFI4PxILw3Ce5MQ2DB-0-425001328d187e164a341aa846efd687)
当N越趋近于+∞时,上述表达式的估计会越精确。
有时,会考虑多变量函数的期望。在这种情形下,可以使用下标来表明被平均的变量,例如:
Ex[f(x,y)]
Ex[f(x,y)]表示函数f(x,y)关于x的分布的平均。注意,EX[f(x,y)]是y的一个函数。