Nilai harapan, mean, dan varians

Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Alexander A. Ramírez M.

CEO @ Synergy Vision

Nilai harapan

Nilai harapan: jumlah kemungkinan hasil yang dibobot dengan probabilitasnya.

$$ E(X) = \sum_{i=1}^{k} x_ip_i = x_1p_1 + x_2p_2 + \cdots + x_kp_k $$

Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Nilai harapan

Nilai harapan peubah acak diskret adalah jumlah kemungkinan hasil yang dibobot dengan probabilitasnya.

$$ E(X) = \sum_{i=1}^{k} x_ip_i = x_1p_1 + x_2p_2 + \cdots + x_kp_k $$

Untuk lemparan koin, kita dapatkan:

$$ E(X) = \sum_{i=1}^{2} x_ip_i = x_1p_1 + x_2p_2 = \color{red}{0\times (1-p)} + 1\times p = p $$

Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Nilai harapan (Lanj.)

Nilai harapan peubah acak diskret adalah jumlah kemungkinan hasil yang dibobot dengan probabilitasnya.

$$ E(X) = \sum_{i=1}^{k} x_ip_i = x_1p_1 + x_2p_2 + \cdots + x_kp_k $$

Untuk lemparan koin, kita dapatkan:

$$ E(X) = \sum_{i=1}^{2} x_ip_i = x_1p_1 + x_2p_2 = 0\times (1-p) + \color{red}{1\times p} = p $$

Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Mean aritmetika

Setiap $x_i$ adalah hasil dari satu percobaan (mis. lempar koin, 0 atau 1).

$$ \bar{X} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} x_i = \frac{1}{n}(x_1+x_2+\cdots +x_n) $$

Di Python kita akan gunakan fungsi scipy.stats.describe() untuk mendapatkan mean aritmetika.

from scipy.stats import describe
describe([0,1]).mean
0.5
Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Plot Rata-rata Sampel untuk 100 Lemparan Koin Adil

Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Plot Rata-rata Sampel untuk 1000 Lemparan Koin Adil

Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Plot Rata-rata Sampel untuk 10000 Lemparan Koin Adil

Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Varians

Varians mengukur sebaran.

Ini adalah nilai harapan dari kuadrat deviasi terhadap nilai harapannya.

$$ Var(X) = E[(X - E(X))^2] = \sum_{i=1}^{n}p_i \times (x_i-E(X))^2 $$

Di Python, kita gunakan fungsi scipy.stats.describe() untuk mendapatkan varians sampel.

describe([0,1]).variance
0.5
Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Nilai harapan dan varians distribusi binomial

Untuk $X\sim Binomial(n, p)$

$$ E(X) = n \times p $$

$$ Var(X) = n \times p \times (1-p) $$

Contoh: $n=10$ dan $p=0.5$

  • $E(X)=10\times 0.5 = 5$
  • $Var(X) = 10\times 0.5\times 0.5 = 2.5$
Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Nilai harapan dan varians distribusi binomial (Lanj.)

Di Python kita gunakan metode binom.stats() untuk mendapatkan nilai harapan dan varians.

binom.stats(n=10, p=0.5)
(array(5.), array(2.5))
Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Nilai harapan dan varians distribusi binomial (Lanj.)

Berapa nilai harapan dan varians untuk satu lemparan koin adil?

binom.stats(n=1, p=0.5)
(array(0.5), array(0.25))

Berapa nilai harapan dan varians untuk satu lemparan koin bias, dengan probabilitas sukses 30%?

binom.stats(n=1, p=0.3)
(array(0.3), array(0.21))
Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Nilai harapan dan varians distribusi binomial (Lanj.)

Berapa nilai harapan dan varians untuk 10 lemparan koin adil?

binom.stats(n=10, p=0.5)
(array(5.), array(2.5))
Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Mari hitung nilai harapan dan varians dari data

Dasar-Dasar Probabilitas di Python

Preparing Video For Download...