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Aufgabe:

Ich versuche den Erwartungswert von der Binomialverteilung zu beweisen, dort gibt es die Umformung:

Der Bruch im Zähler n! Und in Nenner : (n-k)!(k-1)!    Und der Bruch *pk * (1-p)(n-k)

= n * der Bruch im Zähler (n-1)! Und im Nenner (n-k)!(k-1)! Und der Bruch*p * p(k-1) *(1-p)(n-k)


Problem/Ansatz:

n! = (n-1)!* n

Wieso wird das n dann vor den gesamten Bruch gezogen ? Und nicht im Zähler multipliziert?

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Aloha :)

Leider zeigst du nicht die Rechnung, auf die du dich beziehst. Ohne den genauen Zusammenhang zu kennen, lässt sich nicht genau sagen, warum ein Rechenschritt sinnvoll ist oder nicht. Die Rechnung könnte so aussehen:$$\mu=\sum\limits_{k=0}^n k\cdot p(X=k)=\sum\limits_{k=0}^n k\cdot\binom{n}{k}p^{k}(1-p)^{n-k}$$

Der erste Summand für \(k=0\) ist Null, sodass wir die Summe bei \(1\) anfangen können:$$\mu=\sum\limits_{k=1}^n k\pink{\binom{n}{k}}p^{k}(1-p)^{n-k}=\sum\limits_{k=1}^n k\pink{\frac nk\binom{n-1}{k-1}}p^{k}(1-p)^{n-k}=\sum\limits_{k=1}^n n\binom{n-1}{k-1}p^{k}(1-p)^{n-k}$$

Der Faktor \(n\) unter des Summe ist konstant, sodass wir ihn vorziehen können:$$\mu=n\sum\limits_{k=1}^n\binom{n-1}{k-1}p^{k}(1-p)^{n-k}$$

Nun führen wir eine Indexverschiebung durch, lassen also die Summation nicht bei \(k=1\) beginnen, sondern bei \(k=0\) und erhöhen dafür alle \(k\) unter der Summe um \(1\):$$\mu=n\sum\limits_{k=\pink0}^{\pink{n-1}}\binom{n-1}{(\pink{k+1})-1}p^{\pink{k+1}}(1-p)^{n-(\pink{k+1})}=n\sum\limits_{k=0}^{n-1}\binom{n-1}{k}p^k\cdot p\cdot(1-p)^{(n-1)-k}$$

Ziehen wir den konstanten Faktor \(p\) noch vor die Summe, können wir auf die verbilebene Summe den binomischen Lehrsatz anwenden:$$\mu=np\sum\limits_{k=0}^{n-1}\binom{n-1}{k}p^k\cdot(1-p)^{(n-1)-k}=np\cdot\underbrace{(\,p+(1-p)\,)^{n-1}}_{=1}=np$$

Avatar von 152 k 🚀

Aloha:) Danke! Bist der Beste , danke für deine Mühe!

Das Pinke in der 2. Zeile: wieso ist n über k =n/k (n-1 über k-1)?

Und in der 4.Zeile ( 1-p)n-(k+1)  

= ( 1-p)^(n-1)-k

Wieso dort ( n-1) -k und nicht (n-k)-1 , weil es dann später beim Lehrsatz angewendet wird und so n *p rauskommt?

Das Pinke kommt oft vor, daher weiß ich das auswendig:$$\frac nk\binom{n-1}{k-1}=\frac nk\cdot\frac{(n-1)!}{(k-1)!\cdot(\underbrace{(n-1)-(k-1)}_{=n-k})!}$$$$\phantom{\frac nk\binom{n-1}{k-1}}=\frac{\red n}{\green k}\cdot\frac{\red{(n-1)!}}{\green{(k-1)!}\cdot(n-k)!}=\frac{\red{n!}}{\green{k!}\cdot(n-k)!}=\binom{n}{k}$$

In der 4-ten Zeile habe ich extra im Exponenten \((n-1)-k\) geschrieben, damit sofort klar wird, wie hier der binomische Lehrsatz angewendet werden kann.

Danke!! Jetzt alles verstanden:)

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