Erwartungswert

In der Wahrscheinlichkeitsrechnung ist der Erwartungswert einer Zufallsvariable jener Wert, von dem man sich "erwartet", dass er sich bei einer oftmaligen Wiederholung des Experiments durchschnittlich ergibt. Er errechnet sich als die Summe der Wahrscheinlichkeit jedes möglichen Ergebnisses des Experiments multipliziert mit dem "Wert" dieses Ergebnisses. Der Erwartungswert kann allerdings bei einem einzelnen Experiment unwahrscheinlich oder sogar umöglich sein.

Definition

Wenn die Zufallvariable X diskret ist und die Werte x₁, x₂, ... mit den entsprechenden Wahrscheinlichkeiten p₁, p₂, ... annehmen kann, errechnet sich der Erwartungswert E(X) als:

E(X)=\sum _{i}x_{i}p_{i}

Bei einer kontinuierlichen Zufallsvariable ist der Erwartungswert über das Integral bestimmt. Hat die Zufallsvariable x eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion f(x), so ist der Erwartungswert

E(X)=\int _{-\infty }^{\infty }xf(x)dx.

Die Erwartungswerte $E[X^{k}]$ der Potenzen einer Zufallsvariable nennt man Moment der Ordnung $k$ .

Beispiel

Das Experiment sei das Würfeln mit einem Würfel. Die Zufallsvariable X ist die gewürfelte Augenzahl. Die Wahrscheinlichkeiten p_i, eine der Zahlen 1, ..., 6 zu würfeln, sind jeweils 1/6.

E(X)=\sum _{i=1}^{6}i\cdot 1/6=3,5

Wann man also 1000 Mal würfelt, die geworfenen Augenzahlen zusammenzählt und durch 1000 dividiert, ergibt sich mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Wert in der Nähe von 3,5. Bei einem einzigen Wurf wird man aber nie 3,5 erhalten.

Siehe auch