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Forum "Uni-Stochastik" - Exponentialverteilung
Exponentialverteilung < Stochastik < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Exponentialverteilung: Frage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 20:57 Do 07.07.2005
Autor: SoB.DarkAngel

Hallo!
Ich soll Erwartungswert und Varianz der Exponentialverteilung ausrechnen.

Für den Erwartungswert gilt ja:
[mm] EX=\integral_{-\infty}^{\infty} {x*\lambda e^{-\lambda*x} dx} [/mm]

Mit partieller Integration kann ich folgendermaßen auflösen:
[mm] \integral_{}^{} {x*\lambda e^{-\lambda*x} dx}=x*(-e^{-\lambda*x})-\integral_{}^{} {-e^{-\lambda*x}dx} [/mm]
[mm] =-x*e^{-\lambda*x}-\bruch{1}{\lambda}*e^{-\lambda*x} [/mm]
[mm] =(-x-\bruch{1}{\lambda})*e^{-\lambda*x} [/mm]

Also habe ich ja
[mm] EX=[(-x-\bruch{1}{\lambda})*e^{-\lambda*x}] [/mm] und darein dann die Grenzen  [mm] -\infty [/mm] und [mm] \infty [/mm] eingesetzt.
Ich weiß, dass [mm] \bruch{1}{\lambda} [/mm] rauskommen muss, weiß aber nicht, wie ich dann darauf komme.
Kann mir jemand weiterhelfen?

        
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Exponentialverteilung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 22:45 Do 07.07.2005
Autor: Stefan

Hallo!

Beachte bitte, dass hier $0$ (und nicht etwa [mm] $-\infty$) [/mm] die untere Grenze darstellt. Dann kommst du auch unmittelbar auf das richtige Ergebnis. :-)

Viele Grüße
Stefan

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Exponentialverteilung: Rückfrage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 16:38 Fr 08.07.2005
Autor: SoB.DarkAngel

Und warum ist 0 die untere Grenze und nicht  [mm] -\infty [/mm] ? In der Vorlesung haben wir die Formel mit [mm] \infty [/mm] und [mm] -\infty [/mm] aufgeschrieben und in meinem Buch steht sie auch so.

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Bezug
Exponentialverteilung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 17:03 Fr 08.07.2005
Autor: Stefan

Hallo!

Weil die Dichte der Exponentialfunktion so definiert ist:

$f(x) = [mm] \lambda e^{-\lambda x} \cdot 1_{[0,+\infty[}(x)$, [/mm]

d.h. sie veschwindet für $x<0$. Daher wird die untere Intervallgrenze $0$.

Viele Grüße
Stefan

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Exponentialverteilung: Ausrechnen?
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:35 Fr 08.07.2005
Autor: SoB.DarkAngel

Achso... alles klar!
Dann habe ich also
[mm] EX=[(-x-\bruch{1}{\lambda})\cdot{}e^{-\lambda\cdot{}x}] [/mm]  (da dann [mm] \infty [/mm] und 0 als Grenzen eingesetzt)
[mm] EX=\limes_{n\rightarrow\infty}((-n-\bruch{1}{\lambda})\cdot{}e^{-\lambda\cdot{}n})-(-\bruch{1}{\lambda}*1) [/mm]
[mm] EX=\limes_{n\rightarrow\infty}((-n-\bruch{1}{\lambda})\cdot{}e^{-\lambda\cdot{}n})+\bruch{1}{\lambda} [/mm]
Folglich müsste ja dann
[mm] \limes_{n\rightarrow\infty}((-n-\bruch{1}{\lambda})\cdot{}e^{-\lambda\cdot{}n}) [/mm] gegen 0 gehen.
Kannst du mir noch erklären, wie man darauf kommt? Grenzwerte sind nicht mein Fall! :-(

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Bezug
Exponentialverteilung: Grenzwert
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:07 Fr 08.07.2005
Autor: Loddar

Hallo SoB.DarkAngel!


Schreiben wir Dein Produkt einfach mal mit Hilfe der MBPotenzgesetze um.

[mm]\limes_{n\rightarrow\infty}\left[\left(-n-\bruch{1}{\lambda}\right)\cdot{}e^{-\lambda\cdot{}n}\right] \ = \ \limes_{n\rightarrow\infty}\left[-\left(n+\bruch{1}{\lambda}\right)\cdot{}\bruch{1}{e^{\lambda\cdot{}n}}\right] \ = \ \limes_{n\rightarrow\infty}\left[-\bruch{n+\bruch{1}{\lambda}}{e^{\lambda\cdot{}n}}\right][/mm]


Für $n [mm] \rightarrow \infty$ [/mm] streben nun sowohl Zähler als auch Nenner ebenfalls gegen $+ [mm] \infty$. [/mm]

Nun kann man sich einfach merken, daß die e-Funktion immer viel stärker ansteigt als jede Potenz von n, und damit der Grenzwertwert hier 0 beträgt.


Oder da hier der Fall [mm] $\bruch{\infty}{\infty}$ [/mm] vorliegt, kann man auch mit dem MBGrenzwertsatz nach de l'Hospital vorgehen und erhält damit:

[mm]- \limes_{n\rightarrow\infty}\bruch{n+\bruch{1}{\lambda}}{e^{\lambda\cdot{}n}} \ = \ - \limes_{n\rightarrow\infty}\bruch{\left(n+\bruch{1}{\lambda}\right)'}{\left(e^{\lambda\cdot{}n}\right)'} \ = \ - \limes_{n\rightarrow\infty}\bruch{1}{\lambda*e^{\lambda\cdot{}n}} \ = \ - \bruch{1}{\infty} \ = \ 0[/mm]


Und, [lichtaufgegangen] ??

Gruß
Loddar


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Exponentialverteilung: Danke
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 18:21 Fr 08.07.2005
Autor: SoB.DarkAngel

Vielen Dank!
Habe ich verstanden! :-)

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