问题


以下是关于大学数学的单项选择题,请直接给出正确答案的选项。
题目:设 $X$ 是一随机变量, $E(X)=\mu, D(X)=\sigma^2(\mu, \sigma>0$ 常数 $)$, 则对于 任意常数 $C$, 必有 ( )
A. $E\left[(X-C)^2\right]=E\left(X^2\right)-C^2$
B. $E\left[(X-C)^2\right]<E\left[(X-\mu)^2\right]$
C. $E\left[(X-C)^2\right] \geq E\left[(X-\mu)^2\right]$
D. $E\left[(X-C)^2\right]=E\left[(X-\mu)^2\right]$
答案是:

答案

模型 模型答案 正确答案
金声玉亮2.0

C. 最终结果是C
C
deepseekr1

对于任意常数 \( C \),展开 \( E[(X - C)^2] \) 可得:
\[
E[(X - C)^2] = E[X^2 - 2CX + C^2] = E(X^2) - 2C\mu + C^2.
\]
利用方差公式 \( E(X^2) = \sigma^2 + \mu^2 \),代入后得到:
\[
E[(X - C)^2] = \sigma^2 + \mu^2 - 2C\mu + C^2 = \sigma^2 + (\mu - C)^2.
\]
由于 \( (\mu - C)^2 \geq 0 \),因此:
\[
E[(X - C)^2] \geq \sigma^2 = E[(X - \mu)^2].
\]
当且仅当 \( C = \mu \) 时取等号,故对于任意常数 \( C \),选项 **C** 恒成立。

**答案:C**
C
gpto1 C C
GPT-4o 答案是:
C. \( E\left[(X-C)^2\right] \geq E\left[(X-\mu)^2\right] \)

解释:对于任意常数 \(C\), \(E\left[(X-C)^2\right]\) 达到最小值时, \(C = \mu\), 这时 \(E\left[(X-\mu)^2\right] = D(X) = \sigma^2\)。所以 \(E\left[(X-C)^2\right]\) 总是大于或等于 \(E\left[(X-\mu)^2\right]\)。
C
llama3.1-70B-Instruct

C
C
llama3.1-405B-Instruct

C
C
DeepSeek-Coder-V2 答案是: C C
Qwen2-72B-Instruct C. $E\left[(X-C)^2\right] \geq E\left[(X-\mu)^2\right]$ C
baichuan4 C C
doubao C。

\[
\begin{align*}
E[(X-C)^2]&=E[X^2-2CX+C^2]\\
&=E(X^2)-2CE(X)+C^2\\
&=E(X^2)-2C\mu+C^2\\
&=E(X^2)-2\mu C+\mu^2+ C^2-\mu^2\\
&=E[(X-\mu)^2]+(C-\mu)^2 \geq E[(X-\mu)^2]
\end{align*}
\]
C
minimax 选项C是正确的。

解释如下:

$E\left[(X-C)^2\right]$ 表示随机变量 $X$ 与常数 $C$ 的差的平方的期望值。这个表达式可以展开为:

$$E\left[(X-C)^2\right] = E\left[X^2 - 2CX + C^2\right]$$

根据期望的线性性质,我们可以将上式拆分为:

$$E\left[X^2\right] - 2C E\left[X\right] + C^2$$

由于 $E(X) = \mu$,我们可以将 $E\left[X\right]$ 替换为 $\mu$:

$$E\left[X^2\right] - 2C\mu + C^2$$

现在,我们考虑 $E\left[(X-\mu)^2\right]$,这是随机变量 $X$ 与它的期望值 $\mu$ 的差的平方的期望值:

$$E\left[(X-\mu)^2\right] = E\left[X^2 - 2\mu X + \mu^2\right]$$

同样根据期望的线性性质,我们可以将上式拆分为:

$$E\left[X^2\right] - 2\mu E\left[X\right] + \mu^2$$

再次利用 $E(X) = \mu$,我们得到:

$$E\left[X^2\right] - 2\mu^2 + \mu^2$$

简化后得到:

$$E\left[X^2\right] - \mu^2$$

现在我们比较 $E\left[(X-C)^2\right]$ 和 $E\left[(X-\mu)^2\right]$:

$$E\left[(X-C)^2\right] = E\left[X^2\right] - 2C\mu + C^2$$
$$E\left[(X-\mu)^2\right] = E\left[X^2\right] - \mu^2$$

由于 $C$ 是任意常数,我们可以选择 $C$ 为 $\mu$,这样 $E\left[(X-C)^2\right]$ 就会等于 $E\left[(X-\mu)^2\right]$。但是,对于任何不等于 $\mu$ 的 $C$,$E\left[(X-C)^2\right]$ 将会比 $E\left[(X-\mu)^2\right]$ 大,因为 $-2C\mu + C^2$ 项会增加一个正的或负的值,取决于 $C$ 是大于还是小于 $\mu$。因此,$E\left[(X-C)^2\right]$ 的最小值发生在 $C = \mu$ 时,此时它等于 $E\left[(X-\mu)^2\right]$。对于其他任何 $C$ 值,$E\left[(X-C)^2\right]$ 都会大于 $E\left[(X-\mu)^2\right]$。

因此,正确答案是:

C. $E\left[(X-C)^2\right] \geq E\left[(X-\mu)^2\right]$
C
kimi C

解释:$E\left[(X-C)^2\right]$ 表示随机变量 $X$ 与常数 $C$ 之差的平方的期望值。由于方差的定义是 $D(X) = E\left[(X-\mu)^2\right]$,其中 $\mu$ 是 $X$ 的期望值,因此 $E\left[(X-\mu)^2\right]$ 表示 $X$ 与其期望值之差的平方的期望值,即方差。

对于任意常数 $C$,$E\left[(X-C)^2\right]$ 可以展开为 $E\left[X^2 - 2CX + C^2\right] = E\left[X^2\right] - 2CE(X) + C^2$。由于 $E(X) = \mu$,所以 $E\left[(X-C)^2\right] = E\left[X^2\right] - 2C\mu + C^2$。

比较 $E\left[(X-C)^2\right]$ 和 $E\left[(X-\mu)^2\right]$,我们可以看到 $E\left[(X-\mu)^2\right] = E\left[X^2\right] - 2\mu E(X) + \mu^2 = E\left[X^2\right] - 2\mu^2 + \mu^2 = E\left[X^2\right] - \mu^2$。

由于 $C$ 是任意常数,$E\left[(X-C)^2\right]$ 可以大于、等于或小于 $E\left[(X-\mu)^2\right]$,取决于 $C$ 的值。但是,$E\left[(X-C)^2\right]$ 至少等于 $E\left[(X-\mu)^2\right]$,因为 $E\left[(X-C)^2\right]$ 包含了 $E\left[(X-\mu)^2\right]$ 并加上了 $C^2 - 2C\mu$ 这一项,而 $C^2 - 2C\mu$ 总是非负的(因为它是平方差的形式)。因此,选项 C 是正确的。
C
wenxinyiyan C C
zhipu 正确答案是 C. $E\left[(X-C)^2\right] \geq E\left[(X-\mu)^2\right]$。

解释:
根据方差的定义和性质,随机变量 $X$ 的方差 $D(X)$ 可以表示为 $E\left[(X-\mu)^2\right]$,其中 $\mu = E(X)$。对于任意常数 $C$,$E\left[(X-C)^2\right]$ 表示的是 $X$ 相对于常数 $C$ 的方差。

根据方差的性质,$E\left[(X-C)^2\right]$ 实际上是 $X$ 的方差加上 $C$ 与 $X$ 的期望值 $\mu$ 之差的平方,即:
\[ E\left[(X-C)^2\right] = D(X) + (C - \mu)^2 \]

由于 $(C - \mu)^2 \geq 0$,所以:
\[ E\left[(X-C)^2\right] \geq D(X) = E\left[(X-\mu)^2\right] \]

因此,选项 C 是正确的。其他选项可以通过类似的分析排除掉。选项 A 的表达式不正确,选项 B 和 D 的不等式关系不成立。
C
gpto1 C C
deepseekv3 C C