人口老龄化加剧的背景下,我国先后颁布了一系列生育政策,根据不同政策要求,分为两个时期 $T_1$ 和 $ T_2$.根据部分调查数据总结出如下规律:对于同一个家庭,在 $T_1$ 时期内生孩 $X$ 人,在 $T_2$ 时期生孩 $Y$ 人,(不考虑多胞胎)生男生女的概率相等.$X$ 服从 $ 0-1$ 分布且 $P(X=0)=\dfrac{1}{5} $.$ Y$ 分布列如下图: \[\begin{array}{c|c|c|c} \hline Y & 0 & 1 & 2 \\ \hline P & p & p+q & p-q \\ \hline \end{array}\] 现已知一个家庭在 $T_1$ 时期没生孩子,则在 $T_2$ 时期生 $ 2 $ 个孩子概率为 $\dfrac{1}{24}$;若在 $T_1$ 时期生了 $ 1$ 个女孩,则在 $T_2$ 时期生 $2 $ 个孩子概率为 $\dfrac{1}{6}$;若在 $T_1$ 时期生了 $1 $ 个男孩,则在 $T_2$ 时期生 $2 $ 个孩子概率为 $\dfrac{1}{12}$,样本点中 $T_1$ 时期生孩人数与 $T_2$ 时期生孩人数之比为 $2: 5$(针对普遍家庭).
1、求 $Y$ 的期望与方差.
2、由数据 $z_{i}$($i=1,2, \cdots, n$)组成的样本空间根据分层随机抽样分为两层,样本点之比为 $a: b$,分别为 $x_{i}$($i=1,2, \cdots, k$)与 $y_{i}$($i=1,2, \cdots, m$,$k+m=n$,总体样本点与两个分层样本点均值分别为 $\overline{z}, \overline{x}, \overline{y}$,方差分别为 $S_{0}^{2}, S_{1}^{2}, S_{2}^{2}$,证明:\[S_{0}^{2}=\frac{a}{a+b}\left(S_{1}^{2}+(\overline{x}-\overline{z})^{2}\right)+\frac{b}{a+b}\left(S_{2}^{2}+(\overline{y}-\overline{z})^{2}\right),\]并利用该公式估算题设样本总体的方差.
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