本篇我们看看随机变量最常见的两个数字特征——期望和方差——的物理意义。
为啥要看物理意义?这是一个很显然的问题。我们在数学学习过程中,面对最多的恐怕就是各种公式和定理,公式是量的关系的表达,这种表达往往看起来很费劲,不够直观。于是,我们会探究公式的几何意义,用图形去阐释公式,抛物线总比二次方程来的直观,这是好的。还有一个更直观的方法,就是探究物理意义,有些物理概念是我们从小就接触的,如速度、质量、重心,有些是系统地学习后掌握的,如转动。投垒球、实心球、投篮,无数次的接触,让我们建立起一种非常自然的感觉,这时候,倘若我们将数学概念或者公式对应到一个具体的物理概念,就能非常直观容易的掌握其本质。对!就是打比方!打一个生活中常见的比方!
一维变量期望的物理意义先考虑一维物体的转动,如下图,长度为L的细长杆质量M且质量分布不均匀,一端距原点 ,若有线密度p(其实是rho,为了打字简单写成p),绕原点匀速转动且有角速度w,如下上图,分析所需的向心力可以认为是同质量的质点x0以通常角速度转动所需的向心力,如下下图。
可以假设细长杆的一个微元可视为质点,则向心力微元和整体向心力:
若将其视为质点,则向心力等价为质量M的质点小球在 处以角速度w匀速转动,有:
对比一维变量的数学期望定义式: