《概率论与数理统计》作业
第1章 概率论的基本概念
§1 .1 随机试验及随机事件
1. (1) 一枚硬币连丢3次,观察正面H ﹑反面T 出现的情形. 样本空间是:S= {HHH,HHT,HTH,THH,THT,TTH,TTT} ;
(2) 一枚硬币连丢3次,观察出现正面的次数. 样本空间是:S= {0,1,2,3} ; 2.(1) 丢一颗骰子. A :出现奇数点,则A= {1,2,3} ;B :数点大于2,则B= {3,4,5,6} . (2) 一枚硬币连丢2次, A :第一次出现正面,则A= {正正,正反} ;
B :两次出现同一面,则= {正正,反反};
C :至少有一次出现正面,则C= {正正,正反,反正 .
§1 .2 随机事件的运算)(B A P ?
1. 设A 、B 、C 为三事件,用A 、B 、C 的运算关系表示下列各事件:
(1)A 、B 、C 都不发生表示为: ABC .(2)A 与B 都发生,而C 不发生表示为: C AB . (3)A 与B 都不发生,而C 发生表示为: C B A .(4)A 、B 、C 中最多二个发生表示为:
C B A ?? .(5)A 、B 、C 中至少二个发生表示为: BC AC AB ?? .(6)A 、B 、C 中
不多于一个发生表示为: C B C A B A ?? .
2. 设}42:{},31:{},50:{≤<=≤<=≤≤=x B x x A x x S :则
(1)=?B A {x:1 §1 .3 概率的定义和性质 1. 已知6.0)(,5.0)(,8.0)(===?B P A P B A P ,则 (1) =)(AB P P(A)+P(B)-P(AUB)=0.5+0.6-0.8=0.3 , (2)()(B A P )= 1-P(AUB)=1-0.8=0.2 , (3))(B A P ?= 1-P(AB)=1-0.3=0.7 . 2. 已知, 3.0)(,7.0)(==AB P A P 则)(B A P = 0.4 . §1 .4 古典概型 1. 某班有30个同学,其中8个女同学, 随机地选10个,求:(1)正好有2个女同学的概率, (2)最多有2个女同学的概率,(3) 至少有2个女同学的概率. 1) 103022228/C C C 2)(8 22 28922181022C C C C C ++)/1030C 3)1-(922181022C C C +)/1030C 2. 将3个不同的球随机地投入到4个盒子中,求有三个盒子各一球的概率. 3344/A §1 .5 条件概率与乘法公式 1.丢甲、乙两颗均匀的骰子,已知点数之和为7, 则其中一颗为1的概率是 2/6 。 2. 已知,2/1)|(,3/1)|(,4/1)(===B A P A B P A P 则=?)(B A P 1/3 。 §1 .6 全概率公式 1. 有10个签,其中2个“中”,第一人随机地抽一个签,不放回,第二人再随机地抽一个 签,说明两人抽“中‘的概率相同。 设A 表示第一人“中”,则P (A)=2/10, 设B 表示第二人“中”,则)|()()|()()(A B P A P A B P A P B P += = 10 2 9210891102=?+? 2. 第一盒中有4个红球6个白球,第二盒中有5个红球5个白球,随机地取一盒,从中 随机地取一个球,求取到红球的概率。 设1R 表示第一次取到红球,表示2R 第二次取到红球,则: 52 )|()()|()()(,12 4)|(,106)|(,106)(,104)(1211212121211= +===== R R P R P R R P R P R P R R P R R P R P R P , §1 .7 贝叶斯公式 1. 某厂产品有70%不需要调试即可出厂,另30%需经过调试,调试后有80%能出厂,求(1) 该厂产品能出厂的概率,(2)任取一出厂产品, 求未经调试的概率。 设A 需要调试 A 不要调试 B 出厂 1)|(%,80)|(%,70)(%,30)(====A B P A B P A P A P , 1),由全概率公式:)|()()|()()(A B P A P A B P A P B P += =30%X80%+70%X1=94% 2)由贝叶斯公式:% 94) |()()()()|(A B P A P B P B A P B A P = = = 94 70 2. 将两信息分别编码为A 和B 传递出去,接收站收到时,A 被误收作B 的概率为0.02, B 被误收作A 的概率为0.01,信息A 与信息B 传递的频繁程度为3 : 2,若接收站收到的信息是A ,问原发信息是A 的概率是多少? 993.001 .04.0)02.01(6.0) 02.01(6.0=?+-?-?= P §1 .8 随机事件的独立性 1. 电路如图,其中A,B,C,D 为开关。设各开关闭合与否相互独立,且每一开关闭合的概率均为p,求L 与R 为通路(用T 表示)的概率。 A B L R C D 用A B C D 表示开关闭合,于是 CD AB T ?=,从而,由概率的性质及A,B,C,D 相互独立性 P(T)=P(AB)+P(CD)-P(ABCD) =P(A)P(B)+P(C)P(D)- P(A)P(B)P(C)P(D) =4 2 4 2 2 2p p p p p -=-+ 3. 甲,乙,丙三人向同一目标各射击一次,命中率分别为0.4,0.5和0.6,是否命中,相 互独立, 求下列概率: (1) 恰好命中一次,(2) 至少命中一次。 1)、6.0)5.01()4.01()6.01(5.0)4.01()6.01()5.01(4.0?-?-+-??-+-?-?=0.38 2)、88.0)6.01()5.01()4.01(1=-?-?-- 第2章 随机变量及其分布 §2.1 随机变量的概念,离散型随机变量 1 一盒中有编号为1,2,3,4,5的五个球,从中随机地取3个,用X 表示取出的3个球 中的最大号码., 试写出X 的分布律. 2 某射手有5发子弹,每次命中率是0.4,一次接一次地射击,直到命中为止或子弹用尽为止,用X 表示射击的次数, 试写出X 的分布律。 X 3 4 5 p i 0.1 0.3 0.6 X | 1 2 3 4 5 ____________________________________________________ i P | 0.4 0.24 0.144 0.0864 0.1296 §2.2 10-分布和泊松分布 1 某程控交换机在一分钟内接到用户的呼叫次数X 是服从λ=4的泊松分布,求 (1)每分钟恰有1次呼叫的概率;(2)每分钟只少有1次呼叫的概率; (3)每分钟最多有1次呼叫的概率; 1)、P(X=1)=P(X ≥1)–P(X ≥2)=0.981684–0.908422=0.073262 2)、P(X ≥1)=0.981684 3)、P(X ≤1=1–P(X ≥2)=1-0.908422=0.091578 2 设随机变量X 有分布律: X 2 3 , Y ~π(X), 试求: p 0. 4 0.6 (1)P(X=2,Y ≤2); (2)P(Y ≤2); (3) 已知 Y ≤2, 求X=2 的概率。 1)、由乘法公式:P(X=2,Y ≤2)=P(X=2)P(Y ≤2|X=2)=0.4e ×(2+2e -2+2e -2)=2e -2 2)、P(Y ≤2)=P(X=2)P(Y ≤2|X=2)+P(X=3)P(Y ≤2|X=3) =0.4×5e -2+0.6× 2 17e -3 =0.27067+0.25391=0.52458 3)、由贝叶斯公式: P(X=2,Y ≤2)=P(X=2)P(Y ≤2|X=2)/P(Y ≤2)=0.27067/0.52458=0.516 §2.3 贝努里分布 1 一办公室内有5台计算机,调查表明在任一时刻每台计算机被使用的概率为0.6,计算 机是否被使用相互独立,问在同一时刻 (1) 恰有2台计算机被使用的概率是多少? (2) 至少有3台计算机被使用的概率是多少? (3) 至多有3台计算机被使用的概率是多少? (4) 至少有1台计算机被使用的概率是多少? 贝努里公式:k n k k n p p C k X P -==)( 1)、322 52 52254.06.0)2(??===-C q p C X P 2)、5 4 4 52 3 3 56.04.06.04.06.0)3(+??+??=≥C C X P 3)、5 6.01)5(1)4(-==-=≤X P X P 4)、54.01)0(1)1(-==-=≥X P X P 2 设每次射击命中率为0.2,问至少必须进行多少次独立射击,才能使至少击中一次的概率不小于0.9 ? 设至少进行n 次射击,X 表示n 次命中的次数,则X--B(n,0.2),已经, 9.0)2.01(1)1(≥--=≥n X P 即1.08.0≤n ,两边取对数,得32.108.0lg /1.0lg =≥n 至少进行11次的独立射击 §2.4 随机变量的分布函数 1设随机变量X 的分布函数是: F(x) = ?? ? ??≥<≤--<11115.010 x x x (1)求 P(X ≤0 ); P ()10≤ X -1 1 Pi 0.5 0.5 2 设随机变量X 的分布函数是:F(x) = ??? ??≤>+0 001x x x Ax , 求(1)常数A, (2) P ()21≤ 1) 1,1lim )(lim 1==+==+∞→+∞→A A x Ax x f x x 2) 6 1 2132)1()2()21(=-=-=≤ §2.5 连续型随机变量 1 设连续型随机变量X 的密度函数为:? ??<<=他其01 0)(x kx x f (1)求常数k 的值;(2)求X 的分布函数F(x),画出F(x) 的图形, (3)用二种方法计算 P(- 0.5 )(11 == == ?? +∞ ∞ -k k kxdx ds x f 2)、当x <0时,00)(== ? ∞ -x dt x F 当20 20)(10x tdt dt x F x x x =+= <≤?? ∞ -时, 当1≥x 时,1020)(1 10 0=++= ???∞ -x dt tdt dt x F 3)、4 120)()5.05.0(5 .00 05 .05 .05 .0= +== <<-??? --xdx dx dx x f X P 2 设连续型随机变量0≥x 的分布函数为:F(x) = ?? ? ??≥<≤ (1)求X 的密度函数)(x f ,画出)(x f 的图形,(2)并用二种方法计算 P(X>0.5). 1)、?????<<=他 其011 )(e x x x f 2)、 2 ln 1/12 ln 1)2(1)2(2 -==-=-=>?e xdx F X P 或 §2.6 均匀分布和指数分布 1设随机变量K 在区间 (0, 5) 上服从均匀分布, 求方程 42 x + 4Kx + K + 2 = 0 有实根的概率。 1,2,0)2(44162-≤≥≥+?-=?K K K K 或 5 3510)2()1(52 =+=≥+-≤? dx K P K P 2 假设打一次电话所用时间(单位:分)X 服从2.0=α的指数分布,如某人正好在你前面 走进电话亭,试求你等待:(1)超过10分钟的概率;(2)10分钟 到20分钟的概率。 ? ?<≥=-0 00 )(x x ae x f ax 1)、2 )10(-=>e X P 2)、42 )2010(---=< §2.7 正态分布 1 随机变量X ~N (3, 4), (1) 求 P(2 22)(21 )(σμσ π-- = x e x f 分布函数:? -∞ -- =-Φ=σ μ π σ μ x ds s e x x F 2 221)( )( 1)、0.5328, 0.9996, 0.6977, 0.5 2) c=3 2 某产品的质量指标X 服从正态分布,μ=160,若要求P(120 取多大? 25.31≤σ §2.8 随机变量函数的分布 1设随机变量X 的分布律为; X 0 1 2 p 0.3 0.4 0.3 Y = 2X – 1, 求随机变量X 的分布律。 X -1 1 3 pi 0.3 0.4 0.3 2设随机变量X 的密度函数为:? ? ?<<-=他其01 0)1(2)(x x x f , 2X Y =;求随机变量Y 的密度函数。 ?? ? ??<<-=他其010)1(1 )(y y y x f y 3. 设随机变量X 服从(0, 1)上的均匀分布,X Y ln 2-= ,求随机变量Y 的密度函数。 ??? ??≤>=-0 021)(2y y e x f y y 第3章 多维随机变量 §3.1 二维离散型随机变量 1. 设盒子中有2个红球,2个白球,1个黑球,从中随机地取3个,用X 表示取到的红球 个数,用Y 表示取到的白球个数,写出 (X, Y) 的联合分布律及边缘分布律。 X Y 0 1 2 0 0 0 0.1 0.1 1 0 0.4 0.2 0.6 2 0.1 0.2 0 0.3 0.1 0.6 0.3 1 2. 设二维随机变量),(Y X 的联合分布律为: X Y 0 1 2 试根椐下列条件分别求a 和b 的值; 0 0.1 0.2 a (1)6.0)1(==X P ; 1 0.1 b 0.2 (2)5.0)2|1(===Y X P ; (3)设)(x F 是Y 的分布函数,5.0)5.1(=F 。 1) a=0.1,b=0.3 2) a=0.2,b=0.2 3) a=0.3,b=0.1 §3.2 二维连续型随机变量 1. )(Y X 、的联合密度函数为:?? ?<<<<+=他其0 1 0,10)(),(y x y x k y x f 求(1)常数k ;(2)P(X<1/2,Y<1/2);(3) P(X+Y<1);(4) P(X<1/2)。 1) ?? ? ? ∞∞-∞ ∞ ∞ ∞ -+== )(),(1dxdy y x k dxdy y x f ,得 k=1 2) 8 1 )21,21(=<< Y X P 3) 3 1 )1(=<+Y X P 4) 8 3 )21(= 2.)(Y X 、的联合密度函数为:?? ?<<<<=他其0 0,10),(x y x kxy y x f 求(1)常数k ;(2)P(X+Y<1);(3) P(X<1/2)。 1) k=8 2) 61)1(<+Y X P 3) 16 1 )21(= §3.3 边缘密度函数 1. 设(X, Y) 的联合密度函数如下,分别求X 与Y 的边缘密度函数。 +∞<<∞-+∞<<∞-++= y x y x y x f ,) 1)(1(1 ),(222π 答: )1(1 )1)(1(1)(2222x dy y x x f x +=++= ?∞ ∞-ππ +∞<<∞-x ) 1(1)1)(1(1)(2222y dx y x y f y +=++=? ∞ ∞-ππ +∞<<∞-y 2. 设(X, Y) 的联合密度函数如下,分别求X 与Y 的边缘密度函数。 ?? ?<<=-他 其0 0),(x y e y x f x 答: ?????<<+=他其01021)(x x x f x ?????<<+=他其0 1 02 1)(y y y f y §3.4 随机变量的独立性 1. (X, Y) 的联合分布律如下, X Y 1 2 3 试根椐下列条件分别求a 和b 的值; 1 1/6 1/9 1/18 (1) 3/1)1(==Y P ; 2 a b 1/9 (2) 5.0)2|1(==>Y X P ; (3)已知X 与Y 相互独立。 1) a=1/6,b=7/18 2) a=1/9 b=4/9 3) a=1/3 b=2/9 2. (X,Y) 的联合密度函数如下,求常数c ,并讨论X 与Y 是否相互独立? ???<<<<=他其0 1 0,10),(2 y x c x y y x f C=6, X,Y 相互独立 *§3.5 多个随机变量的函数的分布 *§3.6 几种特殊随机变量函数的分布 第4章 随机变量的数字特征 §4.1 数学期望 1.盒中有5个球,其中2个红球,随机地取3个,用X 表示取到的红球的个数,则EX 是: (A )1; (B )1.2; (C )1.5; (D )2. 答: 1.2 2. 设X 有密度函数:?? ? ??=0 83)(2 x x f 他其20≤≤x , 求)1(),12(),(2X E X E X E -,并求X 大于数学期望)(X E 的概率。 答:2 383)()(2 2=?== ? ? ∞ +∞ -dx x x dx x xf X E 2)18 32()()12(2 2=-== -? ? ∞ +∞ -dx x x dx x xf X E 4 3)8 3(1)()1( 20222===??+∞∞-dx x x dx x xf X E 37/64 3. 设二维随机变量),(Y X 的联合分布律为: X Y 0 1 2 已知65.0)(=XY E , 0 0.1 0.2 a 则a 和b 的值是: 1 0.1 b 0.2 (A )a=0.1, b=0.3; (B )a=0.3, b=0.1; (C )a=0.2, b=0.2; (D )a=0.15, b=0.25。 答: D 4.设随机变量 (X, Y) 的联合密度函数如下:求)1(,,+XY E EY EX 。 ???<<<<=他其 02 0,10),(y x xy y x f EX=2/3,EY=4/3 ,E(XY+1)=17/9 §4.2 数学期望的性质 1.设X 有分布律: X 0 1 2 3 则)32(2 +-X X E 是: p 0.1 0.2 0.3 0.4 (A )1; (B )2; (C )3; (D )4. 答:D 2. 设),(Y X 有?????<<=他其0 1 45 ),(2y x y y x f ,试验证 )()()(Y E X E XY E =,但X 与Y 不 相互独立。 E(XY)=E(X)E(Y)=0x5/7=0,但f(x,y)≠)(y f y §4.3 方差 1.丢一颗均匀的骰子,用X 表示点数,求DX EX ,. E(X)=2,D(X)=35/12 2.X 有密度函数:? ??+=04 /)1()(x x f 他其20≤≤x ,求 D(X). D(X)=11/36 §4.4 常见的几种随机变量的期望与方差 1. 设)2(~πX ,)6.0,3(~B Y ,相互独立,则)2(),2(Y X D Y X E --的值分别是: (A )-1.6和4.88; (B )-1和4; (C )1.6和4.88; (D )1.6和-4.88. A 2. 设)3,4(~),,(~N Y b a U X ,X 与Y 有相同的期望和方差,求b a , 的值。 (A ) 0和8; (B ) 1和7; (C ) 2和6; (D ) 3和5. B §4.5 协方差与相关系数 1.随机变量 (X,Y) 的联合分布律如下:试求协方差 ),(Y X Cov 和相关系数XY ρ, X Y -1 0 1 . 0 0.2 0.1 0 1 0.1 0.3 0.3 Cov(X,Y)=0.2 563.0=XY ρ 2.设随机变量 (X, Y) 有联合密度函数如下:试求协方差 ),(Y X Cov 和相关系数XY ρ, ? ??<<<<+=他其01 0,10),(y x y x y x f Cov(X,Y)=-1/144 11/1-=XY ρ §4.6 独立性与不相关性 矩 1.下列结论不正确的是( C ) (A )X 与Y 相互独立,则X 与Y 不相关; (B )X 与Y 相关,则X 与Y 不相互独立; (C ))()()(Y E X E XY E =,则X 与Y 相互独立; (D ))()(),(y f x f y x f Y X =,则X 与Y 不相关; 2.若 0),(=Y X C O V ,则不正确的是( C ) (A ))()()(Y E X E XY E =;(B ))()()(Y E X E Y X E +=+; (C ))()()(Y D X D XY D =;(D ))()()(Y D X D Y X D +=+; 3.(Y X ,)有联合分布律如下,试分析X 与Y 的相关性和独立性。 X Y -1 0 1 . -1 1/8 1/8 1/8 0 1/8 0 1/8 1 1/8 1/8 1/8 X,Y 不相关,但X 与Y 不相互独立 4.)()()(Y E X E XY E =是X 与Y 不相关的( C ) (A )必要条件;(B )充分条件:(C )充要条件;(D )既不必要,也不充分。 5. )()()(Y E X E XY E =是X 与Y 相互独立的( C ) (A ) 必要条件;(B )充分条件:(C )充要条件;(D )既不必要,也不充分。 6. 设随机变量 (X, Y) 有联合密度函数如下:试验证X 与Y 不相关,但不独立。 ???<<=他其0 1 4/21),(22y x y x y x f 第5章 极限定理 *§5.1 大数定理 §5.2 中心极限定理 1. 一批元件的寿命(以小时计)服从参数为0.004的指数分布,现有元件30只,一只在用, 其余29只备用,当使用的一只损坏时,立即换上备用件,利用中心极限定理求30只元件至少能使用一年(8760小时)的近似概率。 0.1788 2. 某一随机试验,“成功”的概率为0.04,独立重复100次,由泊松定理和中心极限定理 分别求最多“成功”6次的概率的近似值。 0.889, 0.841 第6章 数理统计基础 §6.1 数理统计中的几个概念 1. 有n=10的样本;1.2, 1.4, 1.9, 2.0, 1.5, 1.5, 1.6, 1.4, 1.8, 1.4,则样本 均值X = 1.57 ,样本均方差=S 0.254 ,样本方差=2 S 0.0646 。 2.设总体方差为2 b 有样本n X X X ,,,21 ,样本均值为X ,则=),(1X X Cov 。 §6.2 数理统计中常用的三个分布 1. 查有关的附表,下列分位点的值:9.0Z = -1.29 , )5(2 1.0χ= 9.236 ,)10(9.0t = -1.3722 。 2.设n X X X ,,,21 是总体)(2 m χ的样本,求)(), (X D X E 。 n m X D m X E /2)(,)(== §6.3 一个正态总体的三个统计量的分布 1.设总体),(~2 σμN X ,样本n X X X ,,,21 ,样本均值X ,样本方差2 S ,则 ~/n X σμ - N(0,1) , ~/n S X μ - t(n-1) , ∑=-n i i X X 1 2 2 )(1 σ ~ , ∑=-n i i X 1 22 )(1 μσ ~ , *§6.4 二个正态总体的三个统计量的分布 第7章 参数估计 §7.1 矩估计法和顺序统计量法 1.设总体X 的密度函数为:???? ?≤≤=-他 其 10)(1 x x x f θθ,有样本n X X X ,,,21 ,求未 知参数θ 的矩估计。 2 )1( X X - 2.每分钟通过某桥量的汽车辆数)(~λπX ,为估计λ的值,在实地随机地调查了20次,每次1分钟,结果如下:次数: 2 3 4 5 6 量数: 9 5 3 7 4 试求λ的一阶矩估计和二阶矩估计。 λ=5 λ=4.97 §7.2 极大似然估计 1.设总体X 的密度函数为:???? ?≤≤+=他 其 10)1()(x x x f θ θ,有样本n X X X ,,,21 ,求 未知参数θ 的极大似然估计。 21 )1ln ( +∑=n i i x n §7.3 估计量的评价标准 1.设总体X 服从区间)1,(a 上的均匀分布,有样本n X X X ,,,21 ,证明=a ?12-X 是a 的无偏估计。 2.设总体X ~)(λπ,有样本n X X X ,,,21 ,证明2