期望

期望:

符号/定义:

概率:

\(P(A)\) 表示事件 \(A\) 发生的概率:

  1. 对于离散的情况,假设一共有 \(n\) 种情况均匀随机,其中 \(m\) 种使得事件 \(A\) 成立,那么 \(P(A)=\frac{m}{n}\)
    因此,概率在很多情况下可以看成是计数。
    直接考虑概率也有优点,相当于约掉了很多东西,更方便处理问题。

  2. 对于连续情况,我们可以使用面积/体积的比来计算概率。

期望:

对于随机变量 \(x\) , \(E(x)\) 表示 \(x\) 的期望:

  1. 对于离散的情况,它的值就是 每一种可能的值乘以对应概率
    如:扔一个标准的骰子,朝上的点数的期望是: \(1 \times \frac{1}{6}+2 \times \frac{1}{6}+....+6 \times \frac{1}{6}=3.5\)
    此时也可以认为它的值是:所有方案的和 \(/\) 总方案数

  2. 对于连续的情况,我们可以使用积分手段计算期望。

基础知识:

概率:

\(A,B\) 独立时:

  1. \(P(A \cap B)=P(A) \times P(B)\)
  2. \(P(A \cup B)=P(A) + P(B)\)

\(P(A|B)\) 表示条件概率,即:我们假设 \(B\) 已经发生的条件下, \(A\) 多少概率发生。

\[P(A|B)=\frac{P(A \cap B)}{P(B)} \]

\(A_1,A_2,A_n\) 恰好能覆盖所有情况,对于事件 \(B\) ,\(P(B)=\sum_{i=1}^n P(B|A_i) \times P(A_i)\)

相当于是分类讨论,先按 \(A\) 分类,看 \(B\) 在这个条件下多少概率出现。

期望:

\(x,y\) 独立,\(E(x+y)=E(x)+E(y)\)

同时,如果 \(x,y\) 前有对应常数,也可以这样拆开,并把常数放在期望值 \(E\) 前。

在实际使用时,可以考虑拆成贡献的形式,然后对于每一个贡献独立线性,加起来。

概率性质:

  1. \(\overline{A}\) 表示 \(A\) 不发生,则:

\[P(\overline{A})=1-P(A) \]

  1. \(P(B-A)\) 表示发生 \(B\) 同时不发生 \(A\)
    \(A\) 包含在 \(B\) 中,则有:

    \[P(B-A)=P(B)-P(A) \]

    对任意两个事件,则有:

    \[P(B-A)=P(B)-P(A \cap B) \]

  2. 对任意两个事件 \(P(A),P(B)\), 有公式:

    \[P(A+B)=P(A)+P(B)-P(A)P(B) \]

    该公式可以通过第一个公式代入获得。

全期望公式:

\[E(Y)=\sum\limits_{\alpha \in I(X)} P(X=\alpha)E(Y|(X=\alpha)) \]

表示在满足 \(X= \alpha\) 这个条件 \(A\)\(Y\) 这个事件的期望。

\(I(X)\) 表示事件 \(Y\) 的几种情况。

例子:

问题 \(1\)

一棵树有 \(n\) 个点, 将 \([1,n]\) 的排列随机填入每个节点,整棵树构成小根堆的概率有多大?

构成小根堆的定义是:根节点的数是子树内最小,因此计算 \(s_i\)\(i\) 的子树大小,相乘即为答案,则答案就是 \(\prod_i s_i^{-1}\)

期望的性质:

对于非负实数变量 \(x\),我们有 \(E(X)=\int_0^{\infty} P(X \geq x)\,dx\)

对于离散型变量,我们有 \(E(X)=\sum_1^{\infty} P(x \geq x)\)

期望具有线性: \(E(aX+b)=aE(x)+E(b)\)

例题:

[SHOI2014]概率充电器

树形 \(dp\) + 期望好题,很值得做。

[SDOI2014]重建

矩阵树定理,但需要式子的转化

posted @ 2021-10-09 20:10  Evitagen  阅读(384)  评论(0编辑  收藏  举报