Wartość oczekiwana (wartość średnia, przeciętna, dawniej nadzieja matematyczna) – fundamentalny parametr rozkładu zmiennej losowej określający jego położenie centralne. Jest to średnia z wartości, jakie może przyjąć zmienna losowa, ważona prawdopodobieństwami pojawiania się tych wartości w doświadczeniu losowym. Intuicyjnie reprezentuje ona średni wynik, jakiego można się spodziewać przy wielokrotnym powtarzaniu tego doświadczenia. Jest to jedno z podstawowych pojęć teorii prawdopodobieństwa.

Wartość oczekiwana jest pierwszym momentem zwykłym.

Estymatorem wartości oczekiwanej rozkładu cechy w populacji jest średnia arytmetyczna z próby.

Definicja formalna W ogólnym ujęciu teoretycznym, dla zmiennej losowej zdefiniowanej na przestrzeni probabilistycznej o wartościach w wartość oczekiwana to całka Lebesgue’a względem miary prawdopodobieństwa:

Wartość ta istnieje tylko wtedy, gdy całka z modułu zmiennej jest skończona, tj. gdy: . W przeciwnym razie, jak w przypadku rozkładu Cauchy’ego, mówimy, że wartość oczekiwana nie istnieje.

Zmienna dyskretna W przypadku, gdy zmienna losowa ma rozkład dyskretny i przyjmuje tylko skończenie wiele wartości z prawdopodobieństwami wynoszącymi odpowiednio to z powyższej definicji wynika następujący wzór na wartość oczekiwaną : .

Jeżeli zmienna przyjmuje nieskończenie, ale przeliczalnie wiele wartości, to we wzorze na jej wartość oczekiwaną występuje w miejsce (istnieje ona tylko wtedy, gdy szereg ten jest zbieżny bezwzględnie).

Oznaczenia Wartość oczekiwaną najczęściej oznacza się literą E w różnych stylizacjach: lub z różnym zapisem nawiasów: Innym popularnym oznaczeniem jest zaś w fizyce powszechnie używa się oznaczeń i .

Własności Jeśli jest zmienną losową o funkcji gęstości prawdopodobieństwa to jej wartość oczekiwana wynosi

Jeżeli jest funkcją mierzalną, to

Jeśli istnieją oraz to: gdzie jest funkcją stałą (wynika z jednorodności sumy/szeregu/całki), (wynika z liniowości sumy/szeregu/całki), jeżeli są niezależne, to jeżeli prawie wszędzie, to

W mechanice kwantowej Pojęcie wartości oczekiwanej jest szeroko stosowane w mechanice kwantowej. Wartość oczekiwana obserwabli, której odpowiada operator dla stanu kwantowego układu opisywanego znormalizowaną funkcją falową wynosi

gdzie całkowanie przebiega po wszystkich możliwych wartościach zmiennych układu.

W notacji Diraca wzór ten ma postać

Nieoznaczoność wartości oczekiwanej czyli wariancja wynosi

Przypisy

Zobacz też

warunkowa wartość oczekiwana

Bibliografia

Kategoria:Rachunek prawdopodobieństwa Kategoria:Miary położenia rozkładu Kategoria:Momenty zwykłe