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中山第4版概率论习题解答 第二章
2025-09-28 20:44:23 责编:小OO
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第二章:随机变量及其分布函数

2.甲乙两名篮球队员的轮流投篮,直至某人投中篮筐为止。今让甲先投,果甲投中的概率为,乙为。求各队员投篮次数的概率分布。

解:

对甲而言:  

            =1     甲(未中)乙(中)或甲(中)

            ……………….

 =k  意味着

 

或者

       

所以

其中、2、3…..

对乙而言:

      

其中、2、3…..

5.设某个动物生下r个蛋的概率是p()=。若每一个蛋能发育成动物的概率是p,且各个蛋能否发育成小动物是彼此相互的。证明恰有k个后代的概率分布是具有参数为的泊松分布。

证明;

令表示恰有k个后代,k个后代是由于r个蛋孵化出来的,rk.

那么据全概率公式得

        P(=k)= 

=

              =e

                  =e

                  =e

                  =e

                  =e

                  =

      即函数为的泊松分布。

6.设与相互,并具有共同的几何分布

               

(1)证明:。

(2)求的分布。

(3)求与的联合分布。

(1)证明:

(2)

=

=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ

其中

Ⅱ=Ⅰ

Ⅲ=

=

=

(3)

   

 这不可能∴

故   

     

8.任意大学生,他的生日在一年中任一天的概率均为1/365,若某一学校有730名大学生,问有4名大学生的生日为元旦的概率是多少?

解:

 

9.某车间有200台同一型号的车床,由于种种原因,每台车床时常需要停车,假定各台车床的停车或开动相互的,且每台车床有60%的时间开动,开动时需要消耗的电能为E.问至少要供给这个车间多少电能,才能以99.9%的概率保证这个车间不致因为供电不足而影响生产。

解:

12.设每天到达炼油厂的油船数服从=2的泊松分布.现港口的设备在一天内只能为三艘油船服务.如果在一天内有多于三艘油船到达,超过三艘的油船必须调往其他港口.求:

(1)在一个给定的日子,必须调油船离开的概率.

(2)为90%的日子里能容许安排所有的油船,现在的设备应增至几台?(设一台设备,只能给一艘船服务.)

(3)每天最可能到达的油船数是几艘?并求其概率.

解:

设油厂的油船数为

(1)必须调油船离开的概率

(2)设设备应增至台

则应满足

查表知当=4时, 

故设备应增至4台

   (3)最可能到达的油船数是2艘;

14. . 密度函数为

(1)系数a

(2)F(x) f(x)图形

(3)求P() 

解:(1)由规范性:

=2a=1

a=

(2)

F(x)求法如下F:

时, +

               ==sinx+

, F(x)=1

 

15.问为何值时,是一随机变量的分布函数(设当时, )?

解:据分布函数的性质

          所以,A=1

17.设具有下述联合分布函数,问与是否相互?

(2)

解:

(2)

     

   

两者不

20.设二维随机变量的密度函数为

求:(1)的边沿分布密度函数;

   (2)的条件分布密度函数;

(3);及.

解:

(1)边沿密度函数

                     

     

(2)条件密度函数

对于给定X=x,

==

对于,给定Y=y,

(3)==

     =

=

21.设二维随机变量的密度函数是

求,的边沿分布密度函数。

解:题目中密度函数应该指时;否则等于0. 

当时,

当时,   令

= = 

当时,

23.(1)设是上的均匀分布,求的分布函数;

(2)设是上的均匀分布,求的分布函数。

解:

设的分布函数为,的分布函数为;

(1)

时,

时,

时,

(2)时

时,

时,

25 .设随机变量具有严格单调上升连续分布函数.求随机变量的分布函数。

解:设的分布函数为,那么

由于是严格单调连续的函数,所以具有同样单调性的反函数记作。

又由于为分布函数,从而。

当时, 

  当时,

当时,

的分布函数为:

26.设随机变量,其中c为任意常数,而是任意的随机变量。证明:是与相互的。

证明:依题意可知:的分布函数为

        

设的分布函数为,则的联合分布函数

时,

时,

        任何时刻有

            与相互

27.对事件定义随机变量

试证:事件相互的充要条件是相互。

证明:

若相互,那么对相互;

不妨设为,下证相互;

注意到:,即不发生,,即发生,从而

由的任意性知,任意个事件之间是相互的,即事件之间相互。

相互,那么对任意的,随机事件相互,。

令,表达式中不妨设中个为1,为0,令前个为1,后个为0;则

即相互,由的任意性知,事件之间相互。

28.求证:如果F(x)是分布函数,则对任何h≠0,函数

    

也是分布函数。

证明:①

         ②

           

③左连续的证明:因为F(x)左连续,任给>0,存在使得当时,就有 F(x)-F(z)<.于是:

  由 的单调不降性,当时,均有。即左连续。对于完全类似。

29.求证:如果随机变量,同分布:

            

(1) 与相互。

(2)与也是相互的

证明:容易知道的联合密度函数为

(1) 

再考虑的联合分布,为此做变换

于是所以

所以与相互。

(2)由(1)知

考虑的联合密度函数,为此做变换

此时,所以

从而即与也是相互的。

证毕。

30.如果与相互,均服从N,则与相互。

证明:   

令  

则  

从而可以做变换

    

于是

所以与的联合分布为

           

 从而:

所以与相互。

35.设之联合密度为

试求:(1)与的一维密度;

     (2)证明与不相互.

      (3)求与的一维密度;

      (4)证明: 与为相互.

      (5)试求.

解:

(1)

(2)由于当|x|,|y|<1时,

      故与不相.

(3)由于

(4)由于

   故与为相互.

(5)

由于与相互,故与也相互,从而,得到

36.设相互,且具有下述分布,求的分布

(1)()服从正态分布:

=

(2)都服从二项分布:

         =()m()2-m    (m=0,1,2)

         =)n()2-n     (n=0,1,2)

(3) 内服从均匀?分布,分布

=

(4)分别为与内的均匀分布;

(5)服从N,为上的均匀分布;

(6),的密度函数分别为

(7)设随机变量,相互,在上均匀分布,有分布函数(y)。

解:(1)根据卷积公式:

    即服从正态N

这里,需要牢记

(2)

即P=

(3)根据卷积公式

只有当时,。此时或者按照课本的方法讨论两个区间的关系。或者如下图

当时,

当时   

当时   

其他情况下,

=

(4)    

类似与(3)得到:

(5)    

根据卷积公式:

所以

(6)

所以

(7) 此时仅有分布函数,无法使用卷积公式。

在区间上的小区间上:

 

在区间之外,

从而利用微元法有:

37.设连续型随机变量与相互,分别对下面的情况求及-的分布函数:

(1)分别有密度函数

(2)均匀分布与(-a,a)内;

(3)服从N

解:(1) ,连续型,故均有密度函数。

分别求和-的密度函数。(当然也可以考虑两者的联合密度函数,

再求各自的密度函数)

对于,令   作     

==

    

 所以有

 ;

对于-,令   作   

所以

或者   

 所以 

综上所述,

  

或者

  

(2)、的密度函数

==

           =     

=

           = 

           =         

(3)=

==

           ==

  ==

           ==

即 

39.()正态分布, ,求的分布。

   解:=

             =

        

            

        据37题2结论  

            

                   =

                   =

                   =

                   =

40.变量相互,分别对下面两种情况,求的分布函数;

 (1) 皆服从N(0,1)分布;

 (2) 皆服从(0,a)上的均匀分布。

解: 

(1) 

            

            

            

            

            

(2)

      

当时, =

  当时,

Other,

42.设服从泊松分布,且满足

求与.

解:

由于,则=1.3

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