У вас непонятно, что такое

. То ли это плотность, то ли это функция распределения, то ли это функция вероятности. Непонятно, что такое

, если это функция, то с какими аргументами. Наверное, вы хотели воспользоваться формулой для условной плотности распределения случайной величины

при условии

:

но она подразумевает, что существует совместная плотность

. В вашем случае это не так. Это легко проверить, потому что

распределена дискретно, а

-- непрерывно.
Видно, что

состоит из

и еще какой-то независимой добавки. Удобно поэтому ввести случайную величину

такую, что

. Более того, ваша случайная величина

это некоторый индикатор, а значит матожидание его -- вероятность. Поэтому ваше УМО это по сути условная вероятность. И вот ее-то можно разными способами вычислять. Например, можно найти условную плотность распределения

при условии

. Попробуйте, только обосновав существование совместной плотности.