二项分布的矩母函数推导如下:
首先,定义二项分布的概率质量函数(PMF)为:
\[ P(X=k) = C_n^k p^k (1-p)^{n-k} \]
其中,\( n \) 是试验次数,\( k \) 是成功次数,\( p \) 是每次试验成功的概率。
矩母函数(MGF)是概率分布的期望的函数,定义为:
\[ M_X(t) = E[e^{tX}] \]
对于二项分布,其矩母函数可以通过以下步骤推导:
1. 将概率质量函数代入矩母函数的定义中:
\[ M_X(t) = \sum_{k=0}^{n} e^{tk} P(X=k) \]
\[ M_X(t) = \sum_{k=0}^{n} e^{tk} C_n^k p^k (1-p)^{n-k} \]
2. 使用二项式定理展开 \( (e^t + 1 - p)^n \):
\[ (e^t + 1 - p)^n = \sum_{k=0}^{n} C_n^k e^{tk} (1-p)^{n-k} \]
3. 将二项式定理展开的结果代入矩母函数中:
\[ M_X(t) = \sum_{k=0}^{n} C_n^k e^{tk} p^k (1-p)^{n-k} \]
\[ M_X(t) = (e^t + 1 - p)^n \]
因此,二项分布的矩母函数为:
\[ M_X(t) = (e^t + 1 - p)^n \]
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