习题4-1
1. 设随机变量X
求()E X ;E (2-3 X ); 2
()E X ;2
(35)E X
+.
解 由定义和数学期望的性质知
2.03.023.004.0)2()(-=?+?+?-=X E ; (23)23()23(0.2) 2.6E X E X -=-=-?-=; 8.23.023.004.0)2()(2
2
2
2
=?+?+?-=X E ; 4.1358.235)(3)53(2
2=+?=+=+X E X
E .
2. 设随机变量X 的概率密度为
,0,
()0,0.x
e x
f x x -?>?=???
≤
求X
e Z X Y 22-==和的数学期望.
解 0
()(2)2()2
2x
E Y E X E X x x ∞-====?
e d , 220
1()()3
X
x
x
E Z E e
e
e
dx ∞---==
?=
?
.
3. 游客乘电梯从底层到电视塔顶观光, 电梯于每个整点的第5分钟、第25分钟和第
55分钟从底层起行. 假设一游客在早八点的第X 分钟到达底层侯梯处, 且X 在区间[0, 60]
上服从均匀分布. 求该游客等候电梯时间的数学期望.
解已知X 在[0,60]上服从均匀分布, 其概率密度为
1
,060,()60
0,.
x f x =??
???
≤≤其它
记Y 为游客等候电梯的时间,则
5,05,25,
525,()55,2555,65,
5560.
X X X X Y g X X X X X -<-<==-<-?
??
???≤≤≤≤
因此, 600
1
()[()]()()()60
E Y E g X g x f x dx g x dx ∞-∞
==
=
?
?
()
52555600
5
25
55
1
(5)(25)(55)(65)
60
x dx x dx x dx x dx =
-+
-+
-+-??
?
?
=11.67(分钟)..
14. 某保险公司规定, 如果在一年内顾客的投保事件A 发生, 该公司就赔偿顾客a 元. 若一年内事件A 发生的概率为p , 为使该公司受益的期望值等于a 的10%, 该公司应该要求顾客交多少保险费?
解 设保险公司要求顾客交保费c 元. 引入随机变量
???=.
A ,0,A 1不发生事件发生事件,X
则{1},{0}1P X p P X p ====-. 保险公司的受益值
1,,
0.c a X Y c X -=?=?=?,
于是 ()(){1}{0}E Y c a P X c P X ap c =-?=+?==-+.
据题意有10%ap c a -+=?, 因此应要求顾客角保费(0.1)c p a =+.
习题4-2
1. 选择题
(1) 已知(1,(3))E D X X =-= 则2
[3(2)]()E X -=.
(A) 9. (B) 6. (C) 30. (D) 36.
解 2
2
[3(2)]3(44)E X E X
X -=-+
2
3[()4()4]E X E X =-+
2
3{()[()]4()4}D X E X E X =+-+
3(3144)36=?+++=.
可见,应选(D).
(2) 设~(,),(6,( 3.6))B n p E D X X X ==, 则有( ).
(A) 10, 0.6n p ==. (B) 20, 0.3n p ==. (C) 15, 0.4n p ==. (D) 12, 0.5n p ==.
解 因为~(,),B n p X 所以E (X )=n p,D (X )=np (1-p ), 得到np =6, np (1-p )=3.6 . 解之, n=15 , p =0.4 . 可见,应选(C).
(3) 设X 与Y 相互独立,且都服从2
(,)N μσ, 则有( ).
(A) ()()()E X Y E X E Y -=+. (B) ()2E X Y μ-=.
(C) ()()()D X Y D X D Y -=-. (D) 2
()2D X Y σ-=.
解 注意到0)()()(=-=-Y E X E Y X E .由于X 与Y 相互独立,所以
2
2)()()(σ=+=-Y D X D Y X D . 选(D).
(4) 在下列结论中, 错误的是( ).
(A) 若~(,),().X B n p E X np =则
(B) 若()~1,1X U -,则()0D X =. (C) 若X 服从泊松分布, 则()()D X E X =. (D) 若2
~(,),X N μσ 则
~(0,1)X N μ
σ
-.
解 )1,1(~-U X , 则3
112
2
12
)()(2
2
=
=
-=
a b X D . 选(B).
2. 已知X , Y 独立, E (X )= E (Y )=2, E (X 2
)= E (Y 2
)=5, 求E (3X -2Y ),D (3X -2Y ). 解 由数学期望和方差的性质有
E (3X -2Y )= 3E (X )-2 E (Y )=3×2-2×2=2,
(32)9()4()
D X Y D X D Y -=+
})]([)({4})]([)({92
2
2
2
Y E Y E X E X E -?+-?=
13)45(4)45(9=-?+-?=.
3. 设随机变量X 1, X 2, X 3相互独立, 其中X 1服从区间[0, 6]上的均匀分布, 2
2~0,2X N (), 3~3X P (), 记12323Y X X X =-+, 求E (Y )和D (Y ) .
解 由题设知
2
1122(60)
()3,()3,()0,()4,
12E X D X E X D X -==
===3321111
(),()39
E X D X λλ====.
由期望的性质可得
123
123()(23)()2()3()
1
32034.
3
E Y E X X X E X E X E X =-+=-+=-?+?
=
又123,,X X X 相互独立, 所以
123123()(23)()4()9()
1344920.
9D Y D X X X D X D X D X =-+=++=+?+?
=
4. 设两个随机变量X 和Y 相互独立, 且都服从均值为0, 方差为
12
的正态分布, 求
||X Y -的的期望和方差.
解 记U X Y =-. 由于1
1~(0,
),~(0,
)22
X N Y N , 所以
()()()0,E U E X E Y =-= ()()()1D U D X D Y =+=.
由此~(0,1)U N . 进而
222
222
0 (||)(||)||
x x x
E X Y E U x dx xe dx e
+∞
---
+∞+∞
-∞
-===-=
?
2222
(||)()()[()]101
E U E U D U E U
==+=+=.
故而
2
22
2 (||)(||)(||)[(||)]11
D X Y D U
E U E U
π
-==-=-=-.
5. 设随机变量]2,1
[
~-
U
X, 随机变量
?
?
?
?
?
<
-
=
>
=
.0
,1
,0
,0
,0
,1
X
X
X
Y
求期望()
E Y和方差)
(Y
D.
解因为X的概率密度为
1
,12,
()3
0,.
X
x
f x
-
=
?
?
?
??
≤≤
其它
于是Y的分布率为
00
--1
1
{1}{0}
3
1
()d d
3
X
P Y P X f x x x
∞
=-=<==
=
??,
{0}{0}0
P Y P X
====,
+2
00
2
{1}{0}
3
1
()d d
3
X
P Y P X f x x x
∞
==>==
=
??.
因此
121
()1001
333
E Y=-?+?+?=,
2222
12
()(1)0011
33
E Y=-?+?+?=.
故有22
18
()()[()]1
99
D Y
E Y E Y
=-=-=.
6. 设随机变量U在区间[-2, 2]上服从均匀分布, 随机变量
1,1,
1,1.
U
X
U
--
=
>-
?
?
?
若≤
若
1,1,
1,1.
U
Y
U
-
=
>
?
?
?
若≤
若
求E(X+Y), D(X+Y).
解(1) 随机变量(X, Y)的可能取值为(-1,-1),(-1,1),(1,-1),(1,1).
{1,1}{P X Y P U =-=-=≤1,U -≤-1-2
11}{1}4
1d 4
P U x =-=
=
??
≤,
{1,1}{P X Y P U =-==≤1,U -1}0>=, {1,1}{1P X Y P U ==-=>-,U ≤11
11}2
1d 4
x -=
=
??
,
21
1{1,1}{1,1}4
1d 4
P X Y P U U x ===>->=
=??
.
于是得X 和Y 的联合密度分布为
(2) Y X +和2
)(Y X +的概率分布分别为
由此可见
22()044
E X Y +=-
+=;2
()[()]2D X Y E X Y +=+=.
习题4-3
1. 选择题
(1) 在下列结论中, ( )不是随机变量X 与Y 不相关的充分必要条件
(A) E (XY )=E (X )E (Y ). (B) D (X +Y )=D (X )+D (Y ). (C) Cov(X ,Y )=0. (D) X 与 Y 相互独立.
解 X 与 Y 相互独立是随机变量X 与Y 不相关的充分条件,而非必要条件. 选(D).
(2) 设随机变量X 和Y 都服从正态分布, 且它们不相关, 则下列结论中不正确的是( ).
(A) X 与Y 一定独立. (B) (X , Y )服从二维正态分布. (C) X 与Y 未必独立. (D) X +Y 服从一维正态分布.
解 对于正态分布不相关和独立是等价的. 选(A).
(3) 设(X , Y )服从二元正态分布, 则下列说法中错误的是( ).
(A) (X , Y )的边缘分布仍然是正态分布.
(B) X 与Y 相互独立等价于X 与Y 不相关. (C) (X , Y )是二维连续型随机变量.
(D)由(X , Y )的边缘分布可完全确定(X , Y )的联合分布. 解 仅仅由(X , Y )的边缘分布不能完全确定(X , Y )的联合分布. 选(D)
2 设D (X )=4, D (Y )=6, ρXY =0.6, 求D (3X -2Y ) .
解 (32)9()4()12C ov(,)D X Y D X D Y X Y -=+- )()(126449Y D X D XY ?
?
-?+?=ρ
727.24626.0122436≈???-+=.
3. 设随机变量X , Y 的相关系数为5.0, ,0)()(==Y E X E 2
2
()()2E X E Y ==, 求2
[()]E X Y +.
解
222
[()]()2()()
42[C ov(,)()()]
E X Y E X E XY E Y X Y E X E Y +=++=++
42420.52
6.
XY
ρ=+=+??=
4. 设随机变量(X , Y )
若E (XY )=0.8, 求常数a ,b 解 首先由
∑∑
∞
=∞
==1
1
1i j ij p 得4.0=+b a . 其次由
0.8()100.420110.2210.22E XY a b b ==??+??+??+??=+
得3.0=b . 进而1.0=a . 由此可得边缘分布律
于是 , .
故 C o v (,)()()()0.81.40
.X Y E
X Y E X E Y =-=-?=. 5. 已知随机变量(,)~(0.5,4;0.1,9;0)X Y N , Z =2X -Y , 试求方差D (Z ), 协方差
Cov(,)X Z , 相关系数ρXZ . 解 由于X ,Y 的相关系数为零, 所以X 和Y 相互独立(因X 和Y 服从正态分布). 因此
25944)()(4)2()(=+?=+=-=Y D X D Y X D Z D ,
C ov(,)C ov(,2)
2C ov(,)C ov(,)2()08
X Z X X Y X X X Y D X =-=-=-=. 因此
8
0.825
XZ ρ=
=
=?.
6. 设随机变量(X , Y )服从二维正态分布: 2
~(1,3)X N , 2
~(0,4)Y N ; X 与Y 的相关系数1,232
XY X Y
Z ρ=-
=
+. 求: (1) E (Z ), D (Z ); (2) X 与Z 的相关系数ρXZ ; (3)问
X 与Z 是否相互独立?为什么?
解 (1) 由于)3,1(~2
N X , )4,0(~2
N Y , 所以
16)(,0)(,9)(,1)(====Y D Y E X D X E ,
而
1C o v (,))346
2
X Y X
Y ρ=?=-??=-. 因此 3
1
02113
1
)(21)(31)23
(
)(=
?+
?=
+
=
+
=Y E X E Y
X E Z E ,
11
11()()()()2C o v (,
)
3294
32X Y D Z D D X D Y X Y =+
=++ 111916C o v (,)9
4
3
X Y =
?+
?+
3)6(3
141=-?+
+=.
(2) 由于
1111C ov(,)C ov(,
)()C ov(,)9(6)0,3
23
2
3
2
X Y X Z X D X X Y =+
=
+
=
?+
?-=
所以
0XZ ρ=
=.
(3) 由0=XZ ρ知X 与Z 不相关, 又X 与Z 均服从正态分布, 故知X 与Z 相互独立. 7.证明: 对随机变量(X , Y ), E (XY )=E (X )E (Y )或者D (X ±Y )=D (X )+D (Y )的充要条件是X
与Y 不相关.
证 首先我们来证明)()()(Y E X E XY E =和()()()D X Y D X D Y ±=+是等价的.
事实上, 注意到()()()2C ov(,)D X Y D X D Y X Y ±=+±. 因此
()()()D X Y D X D Y ±=+C ov(,)0()()()X Y E XY E X E Y ?=?=.
其次证明必要性. 假设E (XY )=E (X )E (Y ), 则
C ov(,)()()()0X Y E XY E X E Y =-=.
进而0
XY ρ=
=, 即X 与Y 不相关.
最后证明充分性. 假设X 与Y 不相关, 即0=XY ρ, 则C ov(,)0X Y =. 由此知
)()()(Y E X E XY E =.
总习题四
1. 设X 和Y 是相互独立且服从同一分布的两个随机变量, 已知X 的分布律为1
{},1,2,33
P X i i ==
=. 又设max{,},min{,}U X Y V X Y ==.
(1) 写出二维随机变量(U , V )的分布律;
(2) 求()E U .
解 (1) 下面实际计算一下{1,3}P U V ==. 注意到max{,},min{,}U X Y V X Y ==, 因此
{1,3}{1,3}{3,1}P U V P X Y P X Y =====+==
{1}{3}{3}{1}P X P Y P X P Y ===+==
9231313131=?+?=.
(2) 由(,)U V 的分布律可得关于U 的边缘分布律
所以 135
22()123
9
9
9
9
E U =?
+?
+?=.
2. 从学校乘汽车到火车站的途中有3个交通岗. 假设在各个交通岗遇到红灯的事件是相互独立的, 并且概率是25
. 设X 为途中遇到红灯的次数, 求随机变量X 的分布律、分布函
数和数学期望.
解 令X 表示途中遇到红灯的次数, 由题设知2~(3,
)
X B . 即X 的分布律为
从而3
1
27543686(){}0123125
125
125
125
5
k E X kP X k ==
==?
+?
+?
+?
=
∑
.
3. 设随机变量),(Y X 的概率密度为
2
12,01,
(,)0,.y y x f x y ??=???
≤≤≤其它
求2
2
(),(),(),()E X E Y E XY E X Y +.
解 1
1
2
4
4()(,)1245
x
E X xf x y dxdy dx x y dy x dx ∞∞-∞-∞
=
=?==
??
???.
1
1
2
4
00
3()(,)1235
x E X yf x y dxdy dx y y dy x dx ∞
∞-∞-∞
==?==
??
??
?.
1
1
2
5
31()(,)1236
2
x
E X Y xyf x y dxdy dx xy y dy x dx ∞
∞-∞-∞
=
=?==
=
??
???.
12
2
22
22
2
()()(,)()12x
E X
Y x y f x y dxdy dx x y y dy ∞∞-∞-∞
+=
+=+???
??
15
5
12423216(4)5
6
5
30
15
x x dx =
+
=
+
=
=
?
.
4. 设随机变量(X ,Y )的概率密度为
1
sin(),
0,0,2
2
2(,)0,.
≤≤
≤≤
其它ππ
x y x y f x y ?+?=???
求E (X ),D (X ),E (Y ),D (Y ),E (XY )和 Cov(X ,Y ).
解 220
1
()(,)sin()2
4
E X xf x y dxdy x x y dxdy π
π
π+∞+∞-∞-∞
=
=
+=
??
??.
2
2
2
2
2
20
()(,)1
sin() 2.
2
8
2
E X x f x y dxdy x x y dxdy π
π
π
π+∞+∞-∞
-∞
=
=
+=
+
-?
?
??
于是有
2216
)]([)()(2
2
2
-+
=
-=ππ
X E X E X D .
利用对称性,有 22
16
)(,4
)(2
-+
=
=
ππ
πY D Y E .
又 ()(,)E X Y x y f x y d x
d y +∞+∞-∞
-∞
=
?
?
220
1sin()2xy x y dxdy π
π
=+??
220
220
1sin()21
[sin cos cos sin ]2
xdx y x y dy
xdx y x y x y dy
π
π
π
π
=+=
+????
12
-=
π
.
所以协方差 2
C o v (,)()()()1
216
X Y E
X Y E X E Y ππ
=-=--.
5. 设随机变量X 与Y 独立, 同服从正态分布1(0,)2N , 求
(1) ();()E X Y D X Y --; (2) (max{,});(min{,})E X Y E X Y . 解 (1) 记Y X -=ξ.由于)2
1
,
0(~),2
1,
0(~N Y N X ,所以
,0)()()(=-=Y E X E E ξ 1)()()(=+=Y D X D D ξ.
由此)1,0(~N ξ. 所以
2
2
2
2
(||)(||)||x
x
E X Y E x dx xe
dx ξ+∞+∞-
-
-∞
-==
=
?
2
2
x
e
+∞
-
==
101)]([)()()|(|2
2
2
2
=+=+==ξξξξE D E E .
故而ππξξξ2121|)](|[)|(||)(||)(|2
2
2-=????
?
?-=-==-E E D Y X D . (2) 注意到
2
|
|)(),max(Y X Y X Y X -++=
, 2
|
|),min(Y X Y X Y X --+=
.
所以
ππ
212
21|]}[|)()({21)],[max(=
=
-++=
Y X E Y E X E Y X E ,
π
π
212
2
1|]}[|)()({2
1)],[min(-
=-
=--+=Y X E Y E X E Y X E .
6. 设随机变量),(Y X 的联合概率密度为
,02,02,
8(,)0,
.x y
x y f x y +??=?
?
?≤≤≤≤其它 求: E (X ), E (Y ), Cov(X ,Y ), ρXY , D (X+Y ).
解 注意到),(y x f 只在区域2≤≤0,2≤≤0:y x G 上不为零, 所以
()(,)8
G
x y E X xf x y dxdy x
x y ∞
∞-∞
-∞
+=
=
??
??
d d
22
20
1
1
7()(1)8
4
6dx x x y dy x x dx =
+=
+=
???,
2
2
()(,)E X x f x y dxdy ∞∞-∞-∞
=
??
22
22
32
1
1
5()()8
4
3
dx x x y dy x x dx =
+=
+=
???,
因而 36
116
73
5)]([)()(2
22
2=
-
=-=X E X E X D .
又
()(,)E XY xyf x y dxdy ∞∞-∞
-∞
=
??
22
22
1
1
44()()8
4
3
3
dx xy x y dy x x dx =
+=
+
=
???.
由对称性知
2
2
75()(),()()6
3
E Y E X E Y E X ==
==
, 36
11)()(=
=X D Y D .
这样,
4491C ov(,)()()()3
36
36
X Y E X Y E X E Y =-=
-
=-
,
C ov(,)1
11
XY X Y ρ=
=-
,
5()()()2C ov(,)9
D X Y D X D Y X Y +=++=
. 7. 设A , B 为随机事件, 且111(),(|),(|)4
3
2
P A P B A P A B =
=
=
, 令
10A X A =??
?,发生,,不发生,
10B Y B =??
?,发生,,不发生.
求: (1) 二维随机变量(X , Y )的概率分布; (2) X 与Y 的相关系数X Y ρ.
解 由1()(|)3
()
P AB P B A P A ==得1111()()3
3
4
12
P A B P A =
=?=
, 进而由
1(|)2
P A B = ()()
P AB P B =得1()2()6
P B P A B ==. 在此基础上可以求得
(1) 1
{1,1}()12
P X Y
P AB ====,
111{0,1}()()()61212P X Y P AB P B P AB ====-=-
=, 111{1,0}()()()4
12
6
P X Y P A B P A P A B ====-=
-
=
,
{0,0}
()1()1[()()()]P X Y P A B P A
B P A P B P A
B ====-=-+- 111
2
1[
]4
6
123=-+
-
=. 故(X , Y )的概率分布为
(2) 由(1)
因此
2
11(),(),4
4E X E X =
=
2
2
113()()[()]4
16
16D X E X E X =-=
-=
, 2
2
2
1
1115(),(),()()[()]6
66
36
36
E Y E Y D Y E Y E Y =
=
=-=
-=.
又由(X , Y )的分布律可得
21111()00
0110113
12
12
12
12
E X Y =?
?+??
+??
+??
=
.
故
1
11()()()
15
XY E XY E X E Y ρ-?-=
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.
中北大学概率统计习题册第四章完整答案 (详解)
1. 填空 1)设~(,)X B n p ,则EX =np ,DX = npq 。 2)设~()X P λ,则EX =λ, DX =λ。 3)设~()X E λ,则EX = 1λ ,DX = 2 1 λ。 4)设[]~,X U a b ,则EX = 2 a b +,DX = () 2 12 b a -。 5)设2~(,)X N μσ,则EX =μ, DX =2σ。 6)设(,)~(1,1;2,9;0.5)X Y N ,则 EX =1,DX = 1 ,EY = 2,DY = 9 ,(,)Cov X Y = 1.5 。 7)已知螺钉的重量服从()250, 2.5N ,则100个螺钉总重量服从分布()5000, 625N 。 2. 已知在一定工序下,生产某种产品的次品率0.001。今在同一工序下,独立生产5000件这种产品,求至少有2件次品的概率。 解:设X 表示5000件产品中的次品数,则 ()~5000,0.001X B 。 50000.0015λ=?=,则 ()()()2100P X P X P X ≥=-=-= 5000499910.99950000.0010.999=--?? 0155 5510!1! e e --≈--10.006740.033690.95957=--= 注:实际上 5000499910.99950.9990.95964--?= 3. 设某商店中每月销售某种商品的数量服从参数为7的泊松分布,问在月初进货时应至少进多少件此种商品,才能保证当月不脱销的概率为0.999。 解:设进货数件数为N ,当月销售需求为X ,则由题意知()~7X P ,且 {}7 07e 0.999! k N k P X N k -=≤=≥∑ 查泊松分布的数值表,可得16N ≥. 4 . 地下铁道列车的运行间隔时间为五分钟,一个旅客在任意时刻进入月台,求候车时间的数学期望与方差。 解:设旅客在地铁进站之前的X 时刻到达,即旅客候车时间也为X ;其数学期望和 分别为()~[0,5]X U , 52EX = ;2512 DX =。 5.设(){ }3.02010,,10~2=< 概率论与数理统计练习题 系 专业 班 姓名 学号 第四章 随机变量的数字特征(一) 一、选择题: 1 . 设 随 机 变 量 X ,且()E X 存在,则()E X 是 [ B ] (A )X 的函数 (B )确定常数 (C )随机变量 (D )x 的函数 2.设X 的概率密度为 910()9 00 x e x f x x -?≥?=?? ,则 1 ()9 E X -= [ C ] (A )9 19x x e dx +∞ -∞ ?? (B )919x x e dx +∞-∞-?? (C )1- (D )1 3.设ξ是随机变量,()E ξ存在,若2 3 ξη-=,则()E η= [ D ] (A )()E ξ (B ) ()3E ξ (C )()2E ξ- (D )()233 E ξ- 4.设随机变量X 和Y 独立且在(0,)θ上服从均匀分布,则{min(,)}E X Y =(考研题 2011) [ C ] (A ) 2θ (B )θ (C )3θ (D )4 θ 二、填空题: 1.设随机变量X 的可能取值为0,1,2,相应的概率分布为0.6,0.3,0.1,则()E X = 2.设X 为正态分布的随机变量,概率密度为2 (1) 8()x f x +-=,则2(21)E X -= 9 3.设随机变量X ,则2 (3)E X X += 116/15 4.设随机变量X 的密度函数为|| 1()()2 x f x e x -= -∞<<+∞,则()E X = 0 *5.设随机变量(,1,2,,)ij X i j n =L 独立且同分布,()2ij E X =,则行列式 11121212221 2n n n n nn X X X X X X Y X X X = L L M M M L 的数学期望() E Y = 0 (考研题 1999) 三、计算题: 1.袋中有5个乒乓球,编号为1,2,3,4,5,从中任取3个,以X 表示取出的3个球中最大编号,求().E X 2.设随机变量2 ~(,)X N μσ,求(||).E X μ - 3.设随机变量X 的密度函数为0()0 x e x f x x -?≥=? ,试求下列随机变量的数学期望。 (1)21X Y e -=; (2)2max{,2}Y X =; (3)3min{,2}Y X = 概率论与数理统计习题 第四章 随机变量的数字特征 习题4-1 某产品的次品率为,检验员每天检验4次,每次随机地取10件产品进行检验,如发现其中的次品数多于1个,就去调整设备,以X 表示一天中调整设备的次数,试求)(X E (设诸产品是否为次品是相互独立的). 解:设表示一次抽检的10件产品的次品数为ξ P =P (调整设备)=P (ξ>1)=1-P (ξ≤1)= 1-[P (ξ=0)+ P (ξ=1)] 查二项分布表 1-=. 因此X 表示一天调整设备的次数时X ~B (4, . P (X =0)=??? ? ??04×× =. P (X =1)=???? ??14××=, P (X =2)= ???? ??24××=. P (X =3)=???? ??34××=, P (X =4)= ??? ? ??44××=. 从而 E (X )=np =4×= 习题4-2 设随机变量X 的分布律为Λ,2,1,323)1(1==???? ??-=+j j X P j j j ,说明X 的数学期望不存在. 解: 由于 1 11 1133322(1) ((1))3j j j j j j j j j P X j j j j ∞ ∞∞++===-=-==∑∑∑,而级数1 12j j ∞ =∑发散,故级数1 11 33(1) ((1))j j j j j P X j j ∞ ++=-=-∑不绝对收敛,由数学期望的定义知,X 的数学期望不存在. 习题X -2 0 2 k p 求)53(),(),(2 2 +X E X E X E . 解 E (X )=(-2)+0+2= 由关于随机变量函数的数学期望的定理,知 E (X 2)=(-2)2+02+22= E (3X 2+5)=[3 (-2)2+5]+[3 02+5]+[3 22 +5] = 如利用数学期望的性质,则有 E (3X 2+5)=3E (X 2)+5=3+5= 概率论第4章习题参考解答 1. 若每次射击中靶的概率为0.7, 求射击10炮, 命中3炮的概率, 至少命中3炮的概率, 最可能命中几炮. 解: 设ξ为射击10炮命中的炮数, 则ξ~B (10,0.7), 命中3炮的概率为 =??==733 103.07.0}3{C P ξ0.0090 至少命中3炮的概率, 为1减去命中不到3炮的概率, 为 =??-=<-=≥∑=-2 010103.07.01}3{1}3{i i i i C P P ξξ0.9984 因np +p =10×0.7+0.7=7.7不是整数, 因此最可能命中[7.7]=7炮. 2. 在一定条件下生产某种产品的废品率为0.01, 求生产10件产品中废品数不超过2个的概率. 解: 设ξ为10件产品中的废品数, 则ξ~B (10,0.01), 则废品数不超过2个的概率为 =??=≤∑=-2 0101099.001.0}2{i i i i C P ξ0.9999 3. 某车间有20部同型号机床, 每部机床开动的概率为0.8, 若假定各机床是否开动彼此独立, 每部机床开动时所消耗的电能为15个单位, 求这个车间消耗电能不少于270个单位的概率. 解: 设每时刻机床开动的数目为ξ, 则ξ~B (20,0.8), 假设这个车间消耗的电能为η个单位, 则η=15ξ, 因此 2061.02.08.0}18{}15 270 {}27015{}270{20 18 2020=??==≥=≥ =≥=≥∑=-i i i i C P P P P ξξξη 4. 从一批废品率为0.1的产品中, 重复抽取20个进行检查, 求这20个产品中废品率不 大于0.15的概率. 解: 设这20个产品中的废品数为ξ, 则ξ~B (20,0.1), 假设这20个产品中的废品率为η, 则η=ξ/20. 因此 ∑=-??=≤=≤=≤3 20209.01.0}3{}15.020 { }15.0{i i i i C P P P ξξ η=0.867 5. 生产某种产品的废品率为0.1, 抽取20件产品, 初步检查已发现有2件废品, 问这20 件中, 废品不少于3件的概率. 解: 设ξ为这20件产品中的废品数, 则ξ~B (20,0.1), 又通过检查已经知道ξ定不少于2件的条件, 则要求的是条件概率 } 2{} 23{}2|3{≥≥?≥= ≥≥ξξξξξP P P 因事件}3{}2{≥?≥ξξ, 因此2}23{≥=≥?≥ξξξ 因此 概率论与数理统计统计课后习题答案-总主编-邹庭荣-主编-程述汉-舒兴明-第四章 第四章习题解答 1.设随机变量X ~B (30, 6 1),则E (X )=( D ). A.6 1 ; B. 65; C.6 25; D.5. 1 ()3056 E X np ==?= 2.已知随机变量X 和Y 相互独立,且它们分别在区间[-1,3]和[2,4]上服从均匀分布,则E (XY )=( A ). A. 3; B. 6; C. 10; D. 12. ()1()3E X E Y == 因为随机变量X 和Y 相互独立所以()()()3E XY E X E Y == 3.设X 表示10次独立重复射击命中目标的次数,每次射中目标的概率为0.4,则X 2的数学期望E (X 2)=____18.4______. (10,0.4)()4() 2.4X B E X D X ==: 22()(())()18.4E X E X D X =+= 4.某射手有3发子弹,射一次命中的概率为3 2,如果命中了就停止射击,否则一直射到子弹用尽.设表示X 耗用的子弹数.求E (X ). 解: X 1 2 3 P 2/3 2/9 1/9 22113()233999 E X = +?+?= 5.设X 的概率密度函数为 , 01()2,120,x x f x x x ≤≤?? =-<≤??? 其它 求2() ,().E X E X 解:12 20 1 ()()(2)1E X xf x dx x dx x x dx +∞-∞ ==+-=? ??, 12 22320 1 7 ()()(2)6 E X x f x dx x dx x x dx +∞ -∞ ==+-= ? ??. 概率论第四章习题解答 1(1)在下列句子中随机地取一个单词,以X 表示取到的单词所饮食的字母个数,写出X 的分布律并求数学期望()E X 。 “THE GIRL PUT ON HER BEAUTIFUL RED HAT ” (2)在上述句子的30个字母中随机地取一个字母,以Y 表示取到的字母所在单词所包含的字母数,写出Y 的分布律并求()E Y (3)一人掷骰子,如得6点则掷第二次,此时得分为6加第二次得到的点数;否则得分为第一次得到的点数,且不能再掷,求得分X 的分布律。 解 (1)在所给的句子中任取一个单词,则其所包含的字母数,即随机变量X 的取值为:2,3,4,9,其分布律为 所 以 151115()234988884 E X =?+?+?+?=。 (2)因为Y 的取值为2,3,4,9 当2Y =时,包含的字母为“O ”,“N ”,故 1 21 {2}3015 C P Y == =; 当3Y =时,包含的3个字母的单词共有5个,故 当4Y =时,包含的4个字母的单词只有1个,故 当9Y =时,包含的9个字母的单词只有1个,故 112314673 ()234915215103015 E Y =? +?+?+?== 。 (3)若第一次得到6点,则可以掷第二次,那么他的得分为:X =7,8,9,10,11,12; 若第一次得到的不是6点,则他的得分为1,2,3,4,5。由此得X 的取值为: 1,2,3,4,5,7,8,9,10,11,12。 2 某产品的次品率为,检验员每天检验4次,每次随机地取10件产品进行检验,如果发现其中的次品多于1,就去调整设备。以X 表示一天中调整设备的次数,试求()E X 。(设诸产品是否为次品是相互独立的。) 解 (1)求每次检验时产品出现次品的概率 因为每次抽取0件产品进行检验,且产品是否为次品是相互独立的,因而可以看作是进行10次独立的贝努利试验,而该产品的次品率为,设出现次品的件数为 Y ,则(10,0.1)Y B :,于是有 1010{}(0.1)(0.9)k k k P Y k C -== (2 )一次检验中不需要调整设备的概率 则需要调整设备的概率 {1}1{}10.73610.2639P Y P Y >=-≤=-= (3)求一天中调整设备的次数X 的分布律 习题4-1 1. 设随机变量X 求()E X ;E (2-3 X ); 2()E X ;2(35)E X +. 解 由定义和数学期望的性质知 2.03.023.004.0)2()(-=?+?+?-=X E ; (23)23()23(0.2) 2.6E X E X -=-=-?-=; 8.23.023.004.0)2()(2222=?+?+?-=X E ; 4.1358.235)(3)53(22=+?=+=+X E X E . 2. 设随机变量X 的概率密度为 ,0,()0, 0.x e x f x x -?>?=???≤ 求X e Z X Y 22-==和的数学期望. 解 ()(2)2()22x E Y E X E X x x ∞ -====?e d , 220 1 ()()3 X x x E Z E e e e dx ∞ ---==?= ?. 3. 游客乘电梯从底层到电视塔顶观光, 电梯于每个整点的第5分钟、第25分钟和第 55分钟从底层起行. 假设一游客在早八点的第X 分钟到达底层侯梯处, 且X 在区间[0, 60] 上服从均匀分布. 求该游客等候电梯时间的数学期望. 解已知X 在[0,60]上服从均匀分布, 其概率密度为 1 ,060,()600, .x f x =?????≤≤其它 记Y 为游客等候电梯的时间,则 5,05,25,525,()55,2555,65, 5560. X X X X Y g X X X X X -<-<==-<-?? ? ???≤≤≤≤ 因此, 600 1 ()[()]()()()60E Y E g X g x f x dx g x dx ∞-∞ === ? ? 第四章 大数定律与中心极限定理 4.1 设D(x)为退化分布: D(x)=?? ?≤>, 0,00 ,1x x 讨论下列分布函数列的极限是否仍是分布函数? (1){D(x+n)}; (2){D(x+ n 1)}; (3){D(x-n 1 )},其中n=1,2,…。 解:(1)(2)不是;(3)是。 4.2 设分布函数列Fn(x)如下定义: Fn(x)=?? ?????>≤<-+-≤n x n x n n n x n x ,1 ,2 ,0 问F(x)=∞ →n lim Fn(x)是分布函数吗? 解:不是。 4.3 设分布函数列{ Fn(x)}弱收敛于分布函数F(x),且F(x)为连续函数,则{Fn(x)}在(∞∞-,)上一致收敛于F(x)。 证:对任意的ε>0,取M 充分大,使有 1-F(x)<ε,;M x ≥? F(x)<ε, ;M x ≤? 对上述取定的M ,因为F(x)在[-M ,M]上一致连续,故可取它的k 分点:x 1=M 概率论习题解答(第4章) 第4章习题答案 三、解答题 1. 设随机变量X 的分布律为 求)(X E ,)(2 X E ,)53(+X E . 解:E (X ) = ∑∞ =1 i i xp = ()2-4.0?+03.0?+23.0?= -0.2 E (X 2 ) = ∑∞ =1 2 i i p x = 44.0?+ 03.0?+ 43.0?= 2.8 E (3 X +5) =3 E (X ) +5 =3()2.0-?+5 = 4.4 2. 同时掷八颗骰子,求八颗骰子所掷出的点数和的数学期望. 解:记掷1颗骰子所掷出的点数为X i ,则X i 的分布律为 6 ,,2,1,6/1}{Λ===i i X P 记掷8颗骰子所掷出的点数为X ,同时掷8颗骰子,相当于作了8次独立重复的试验, E (X i ) =1/6×(1+2+3+4+5+6)=21/6 E (X ) =8×21/3=28 3. 某图书馆的读者借阅甲种图书的概率为p 1,借阅乙种图书的概率为p 2,设每人借阅甲乙 {}k X == λ λ-e k k ! ,k = 1,2,... 又P {}5=X =P {}6=X , 所以 λ λ λλ--= e e ! 6!56 5 解得 6=λ,所以 E (X ) = 6. 6. 设随机变量 X 的分布律为 ,,4,3,2,1,6 }{2 2Λ--== =k k k X P π问X 的数学期望是否存在? 解:因为级数∑∑∑∞ =+∞ =+∞ =+-=-=?-1 1 2 1 211 221 1 )1(6)6)1(()6) 1((k k k k k k k k k k πππ, 而 ∑∞ =11k k 发散,所以X 的数学期望不存在. 7. 某城市一天的用电量X (十万度计)是一个随机变量,其概率密度为 ?????>=-.0 ,0,9 1)(3 /其它x xe x f x 求一天的平均耗电量. 解:E (X ) =??? ∞ -∞ -∞∞ -==0 3/20 3/9191)(dx e x dx xe x dx x f x x x =6. 8. 设某种家电的寿命X (以年计)是一个随机变量,其分布函数为 ?????>-=.0 , 5,25 1)(2 其它x x x F 求这种家电的平均寿命E (X ). 习题四 1 1.设随机变量X 的分布律为 2 X -1 0 1 2 k p 0.1 0.2 0.3 p 求p ,)(X E ,)12(-X E . 3 答案:4.0=p ,1)(=X E ,1)12(=-X E ; 4 2.设随机变量X 的分布律为 5 X -1 0 1 p 1p 2p 3p 且已知1.0)(=X E ,9.0)(2=X E ,求1p ,2p ,3p . 6 【解】因1231P P P ++=……①, 7 又12331()(1)010.1E X P P P P P =-++=-=……②, 8 2222 12313()(1)010.9E X P P P P P =-++=+=……③ 9 由①②③联立解得1230.4,0.1,0.5.P P P === 10 3.设随机变量X 的概率密度为 11 =)(x f ?? ? ??≤≤-<≤.,0,21,2,10,其它x x x x 12 求)(X E ,)(X D . 13 【解】1 2 20 1 ()()d d (2)d E X xf x x x x x x x +∞ -∞ ==+-? ?? 14 2 1 3 32011 1.33x x x ?? ??=+-=??????? ? 15 1 2 2 2 3 20 1 7 ()()d d (2)d 6 E X x f x x x x x x x +∞ -∞ ==+-= ? ?? 16 故 221 ()()[()].6D X E X E X =-= 17 4.设随机变量X 的概率密度为 18 ???? ?<≥=-. 0, 0,0,e )(2 2x x cx x f x k 19 求(1)c ;(2))(X E ;(3))(X D . 20 【解】(1) 由22 2 0()d e d 12k x c f x x cx x k +∞ +∞ --∞ == =? ?得2 2c k =. 21 (2) 22 20 ()()d()2e d k x E X xf x x x k x x +∞ +∞ --∞ ==? ? 22 22 220 π2e d .k x k x x +∞ -== ? 23 (3) 22 2 2 222 1()()d()2e .k x E X x f x x x k x k +∞ +∞ --∞ ==? ? 24 故 2 22221π4π ()()[()].24D X E X E X k k k ?-=-=-= ?? 25 《概率论与数理统计》习题及答案 第 四 章 1.一个袋子中装有四个球,它们上面分别标有数字1,2,2,3,今从袋中任取一球后不放回,再从袋中任取一球,以,X Y 分别表示第一次,第二次取出的球上的标号,求(,)X Y 的分布列.解(,)X Y 的分布列为 其中(1,1)(1)(1|1)0P X Y P X P Y X ======= 余者类推。 2.将一枚硬币连掷三次,以X 表示在三次中出现正面的次数,以Y 表示三次中出现正面次数与出现反面次数之差的绝对值,试写出(,)X Y 的分布列及边缘分布列。解一枚硬币连掷三次相当于三重贝努里试验,故 1~(3, ).2X B 331 ()(),0,1,2,32 k P X k C k ===,于是(,)X Y 的分布列和边缘分布为 01013818i p ? 其中(0,1)(0)(1|0)0P X Y P X P Y X =======, 13 313(1,1)(1)(1|1)()128 P X Y P X P Y X C =======?=, 余者类推。 3.设(,)X Y 的概率密度为 又(1){(,)|1,3}D x y x y =<<;(2){(,)|3}D x y x y =+<。求{(,)}P X Y D ∈ 解(1)1 3 21 {(,)}(6)8P x y D x y dxdxy ∈ = --? =32 1 (6)8 x x y dxdy --- = )落在圆222 ()x y r r R +≤<内的概率. 解(1)222 23 20 1(R x y R C R dxdy C R C r drd ππθ+≤==-??? ? 33 3233R R C R C πππ??=-=??? ?, ∴3 3 C R π=. (2)设2 2 2 {(,)|}D x y x y r =+≤,所求概率为 322 3 23232133r r r Rr R R R πππ???? =-=-?????? ?? . 5.已知随机变量X 和Y 的联合概率密度为 求X 和Y 的联合分布函数. 解1设(,)X Y 的分布函数为(,)F x y ,则 解2由联合密度可见,,X Y 独立,边缘密度分别为 边缘分布函数分别为(),()X Y F x F y ,则 设(,)X Y 的分布函数为(,)F x y ,则 6.设二维随机变量(,)X Y 在区域:0D x <<求边缘概率密度。 解(,)X Y 的概率密度为 关于X 和Y 的密度为 第四章概率论习题__奇数.doc 1 某批产品共有M 件,其中正品N 件(0N M ≤≤)。从整批产品中随机的进行有放回抽样,每次抽取一件,记录产品是正品还是次品后放回,抽取了n 次(1n ≥)。试求这n 次中抽到正品的平均次数。 解 每次抽到正品的概率为: N M ,放回抽取,抽取n 次,抽到正品的平均次数为:N n M 3设随机变量X 的概率密度为()() 21,1f x x R x π=∈+ ,这时称X 服从标准柯西分布。试证X 的数学期望不存在。 解 由于: 202 1()2ln(1)|(1)x x f x dx dx x x ππ +∞ +∞ +∞ -∞ ==+=+∞+? ? 所以X 的数学期望不存在。 5 直线上一质点在时刻0从原点出发每经过一个单位时间向左或者向右移动一个单位,若每次移动是相互独立的,并且向右移动的概率为p (01p <<)。n η表示到时刻n 为止质点向右移动的次数,n S 表示在时刻n 时质点的位置,1n ≥。求n η与n S 的期望。 解 每次向右移动的概率为p ,到时刻n 为止质点向右移动的平均次数,即n η的期望为: ()n E np η= 时刻n 质点的位置n S 的期望为:()(1)(21)n E S np n p n p =--=- 7 某信号时间长短T (以秒计)满足:{}()112 t t P T t e e -->= +,0t ≥。用两种方法求出()E T 。 解 方法 1:由于(0)1P T ≥=,所以T 为非负随机变量。于是有: 13()(1())()(1)24 t t E T F t dt P T t dt e e dt +∞+∞ +∞ --=-=>=+=?? ? 方法二:由于(0)1P T ≥=,所以,可以求出T 的概率函数: 0,0 ()1(12),02 t t t f t e e t --?=?+≥?? 于是0 3 ()()()4 E t t f t dt tf t dt +∞ +∞ -∞ = == ? ? 9已知一根长度为1的棍子上有个标志点Q ,现随机的将此棍子截成两段。 (1)求包含Q 点的那一段棍子的平均长度(若截点刚好在Q 点,则认为Q 包含在较短的一截内); 概率论 数字特征与特征函数 2、袋中有k 号的球k 只,n k ,,2,1 =,从中摸出一球,求所得号码的数学期望。 3、随机变量μ取非负整数值0≥n 的概率为!/n AB p n n =,已知a E =μ,试决定A 与B 。 7、袋中有n 张卡片,记号码1,2,…,n,从中有放回地抽出k 张卡片来,求所得号码之和μ的数学期望及方差。 9、试证:若取非负整数值的随机变量ξ的数学期望存在,则∑∞ =≥= 1 }{k k P E ξξ。 11、若随机变量ξ服从拉普拉斯分布,其密度函数为,,21)(| |∞<<∞-=--x e x p x λ μλ 0>λ。试求 ξE ,ξD 。 13、若21,ξξ相互独立,均服从),(2 σa N ,试证π σξξ+ =a E ),max (21。 17、甲袋中有a 只白球b 只黑球,乙袋中装有α只白球β只黑球,现从甲袋中摸出()c c a b ≤+只球放 入乙袋中,求从乙袋中再摸一球而为白球的概率。 20、现有n 个袋子,各装有a 只白球b 只黑球,先从第一个袋子中摸出一球,记下颜色后就把它放入第 二个袋子中,再从第二个袋子中摸出一球,记下颜色后就把它放入第三个袋子中,照这样办法依次摸下去,最后从第n 个袋子中摸出一球并记下颜色,若在这n 次摸球中所摸得的白球总数为n S ,求 n S 。 21、在物理实验中,为测量某物体的重量,通常要重复测量多次,最后再把测量记录的平均值作为该体 质重量,试说明这样做的道理。 24、若ξ的密度函数是偶函数,且2 E ξ<∞,试证ξ与ξ不相关,但它们不相互独立。 25、若,ξη的密度函数为22 221,1 (,)0,1 x y p x y x y π?+≤?=??+>?,试证:ξ与η不相关,但它们不独立。 27、若ξ与η都是只能取两个值的随机变量,试证如果它们不相关,则独立。 26、若,U aX b V cY d =+=+,试证,U V 的相关系数等于,X Y 的相关系数。 28、若123,,ξξξ是三个随机变量,试讨论(1)123,,ξξξ两两不相关; 第四章 数字特征与特征函数 1、设μ是事件A 在n 次独立试验中的出现次数,在每次试验中p A P =)(,再设随机变量η视μ取偶 数或奇数而取数值0及1,试求ηE 及ηD 。 2、袋中有k 号的球k 只,n k ,,2,1 =,从中摸出一球,求所得号码的数学期望。 3、随机变量μ取非负整数值0≥n 的概率为 !/n AB p n n =,已知a E =μ,试决定A 与B 。 4、袋中有n 张卡片,记号码1,2,…,n,从中有放回地抽出k 张卡片来,求所得号码之和μ的数学期望及方差。 5、试证:若取非负整数值的随机变量ξ的数学期望存在,则∑∞ =≥=1 }{k k P E ξξ 。 6、若随机变量ξ服从拉普拉斯分布,其密度函数为,,21)(| |∞<<∞-=--x e x p x λμλ 0>λ。试求 ξE ,ξD 。 7、若21,ξξ相互独立,均服从),(2σa N ,试证π σξξ+ =a E ),max(21。 8、甲袋中有a 只白球b 只黑球,乙袋中装有α只白球β只黑球,现从甲袋中摸出()c c a b ≤+只球放 入乙袋中,求从乙袋中再摸一球而为白球的概率。 9、现有n 个袋子,各装有a 只白球b 只黑球,先从第一个袋子中摸出一球,记下颜色后就把它放入第 二个袋子中,再从第二个袋子中摸出一球,记下颜色后就把它放入第三个袋子中,照这样办法依次摸下去,最后从第n 个袋子中摸出一球并记下颜色,若在这n 次摸球中所摸得的白球总数为n S ,求 n S 。 10、在物理实验中,为测量某物体的重量,通常要重复测量多次,最后再把测量记录的平均值作为该体 质重量,试说明这样做的道理。 11、若ξ的密度函数是偶函数,且2 E ξ <∞,试证ξ与ξ不相关,但它们不相互独立。 12、若,ξη的密度函数为22 221,1 (,)0,1x y p x y x y π?+≤?=??+>? ,试证:ξ与η不相关,但它们不独立。 13、若ξ与η都是只能取两个值的随机变量,试证如果它们不相关,则独立。 14、若,U aX b V cY d =+=+,试证,U V 的相关系数等于,X Y 的相关系数。 习题4.1 1. 设随机变量X 的概率密度为 (1)f(x)={2x,0≤x ≤1,0,其他; (2) f(x)=1 2e ?|x |, ?∞ 1. 填空 1)设~(,)X B n p ,则EX =np ,DX = npq 。 2)设~()X P λ,则EX =λ,DX =λ。 3)设~()X E λ,则EX = 1 λ,DX =21λ。 4)设[]~,X U a b ,则EX = 2 a b +,DX = () 2 12 b a -。 5)设2 ~(,)X N μσ,则EX = μ,DX =2σ。 6)设(,)~(1,1;2,9;0.5)X Y N ,则EX =1, DX = 1 ,EY = 2,DY = 9 , (,)Cov X Y = 。 7)已知螺钉的重量服从()250, 2.5N ,则100个螺钉总重量服从分布()5000, 625N 。 2. 已知在一定工序下,生产某种产品的次品率。今在同一工序下,独立生产5000件这种产品,求至少有2件次品的概率。 解:设X 表示5000件产品中的次品数,则 ()~5000,0.001X B 。50000.0015λ=?=, 则 ()()()2100P X P X P X ≥=-=-= 50004999 10.99950000.0010.999=--?? 01 55 5510!1! e e --≈- -10.006740.033690.95957=--= 注:实际上 5000499910.99950.9990.95964--?= 3. 设某商店中每月销售某种商品的数量服从参数为7的泊松分布,问在月初进货时应至少进多少件此种商品,才能保证当月不脱销的概率为。 解:设进货数件数为N ,当月销售需求为X ,则由题意知()~7X P ,且 {}7 07e 0.999! k N k P X N k -=≤=≥∑ 查泊松分布的数值表,可得16N ≥. 4 . 地下铁道列车的运行间隔时间为五分钟,一个旅客在任意时刻进入月台,求候车时间的数学期望与方差。 解:设旅客在地铁进站之前的X 时刻到达,即旅客候车时间也为X ;其数学期望和 分别 为()~[0,5]X U ,52EX = ;25 12 DX =。 5.设( ){}3.02010,,10~2 =< 习题四 求 E (X ), E (X ), E (2X+3). 1 1 1 1 1 【解】(1) E(X)=(-1) 1 2 ; 8 2 8 4 2 2 2 1 2 1 2 1 2〔5 (2) E(X 2) =(-1) 2 - 02 — 12 - 22 ; 8 2 8 4 4 1 (3) E(2X 3) =2E(X) 3 = 2 — 3 = 4 2 2?已知100个产品中有10个次品,求任意取出的 5个产品中的次品数的数学期望、方差 【解】设任取出的5个产品中的次品数为 X ,则X 的分布律为 故 E(X)= 0.583 0 0. 34 0 1 0.070 2 0. 007 3 -0.501, 5 2 D(X)八[X i -E(X)] P i=Q =(0 -0.501)2 0.583 (1-0.501)2 0.340 ::;■…川(5 - 0.501)2 0 = 0.432. 3?设随机变量X 的分布律为 且已知 E (X )=0.1,E(X )=0.9,求 P 1, P 2, P 3. 【解】因R +P 2+F 3=1……①, 又 E(X)=(—1)R +0畀十1^ = P 3 —P =0.1 ……②, E(X 2) =(—1)2 勒 +02电+12匪=只+巳=0.9…… 由①②③联立解得 P =O.4,P 2 =0.1,P 3=0.5. 4.袋中有N 只球,其中的白球数 X 为一随机变量,已知 E (X ) =n ,问从袋中任取1球为白 球的概率是多少? 【解】记A={从袋中任取1球为白球},则 N P(A)全概率公式' P{A|X 二 k}_P{X =k} 7 N k 1 N P{X =k} kP{X = k} 7 N N k 」 1 n = N £(X ^N 5?设随机变量X 的概率密度为 x, 0 乞 x :: 1, f (x )=」2 —x,1 兰x 兰2, 0,其他. 求 E (X ), D (X ). -be 1 2 2 xf (x)dx = ° x dx 亠 I x(2「x)dx 2 - - 2 1 3 2 2 E(X ) x f (x)dx x dx 亠 I x (2-x)dx = 0 1 D (X)=E(X 2) — [E(X)]2 T X ,Y , Z 相互独立,且 E (X )=5,E ( Y ) =11,E (Z )=8,求下列随机变量 (1) U=2X+3Y+1 ; (2) V=YZ -4X. 【解】(1) E[U ] = E(2X +3Y+1) = 2E(X)+3E(Y)+1 =2 5 3 11 1 = 44. (2) E[V] =E[YZ _4X] =E[YZ] _4E(X) 因Y,Z 独立E(Y) _E(Z) -4E(X) =11 8-4 5 = 68. 7?设随机变量 X ,Y 相互独立,且 E( X )=E ( Y )=3 ,D ( X )=12,D ( Y )=16,求 E ( 3X - 2Y ), D (2X -3Y ). 【解】(1) E(3X -2Y) =3E(X)-2E(Y) =3 3-2 3 =3. 2 2 (2) D(2X -3Y) =2 D(X) (-3) DY = 4 12 9 16=192. 8?设随机变量(X ,Y )的概率密度为 【解】E(X) 故 6?设随机变量 的数学期望? 概率论第4章习题参考解答 1. 若每次射击中靶的概率为0.7, 求射击10炮, 命中3炮的概率, 至少命中3炮的概率, 最可能命中几炮. 解: 设ξ为射击10炮命中的炮数, 则ξ~B (10,0.7), 命中3炮的概率为 =??==733 103.07.0}3{C P ξ0.0090 至少命中3炮的概率, 为1减去命中不到3炮的概率, 为 =??-=<-=≥∑=-2 010103.07.01}3{1}3{i i i i C P P ξξ0.9984 因np +p =10×0.7+0.7=7.7不是整数, 因此最可能命中[7.7]=7炮. 2. 在一定条件下生产某种产品的废品率为0.01, 求生产10件产品中废品数不超过2个的概率. 解: 设ξ为10件产品中的废品数, 则ξ~B (10,0.01), 则废品数不超过2个的概率为 =??=≤∑=-2 0101099.001.0}2{i i i i C P ξ0.9999 3. 某车间有20部同型号机床, 每部机床开动的概率为0.8, 若假定各机床是否开动彼此独立, 每部机床开动时所消耗的电能为15个单位, 求这个车间消耗电能不少于270个单位的概率. 解: 设每时刻机床开动的数目为ξ, 则ξ~B (20,0.8), 假设这个车间消耗的电能为η个单位, 则η=15ξ, 因此 2061.02.08.0}18{}15 270 {}27015{}270{20 18 2020=??==≥=≥ =≥=≥∑=-i i i i C P P P P ξξξη 4. 从一批废品率为0.1的产品中, 重复抽取20个进行检查, 求这20个产品中废品率 不大于0.15的概率. 解: 设这20个产品中的废品数为ξ, 则ξ~B (20,0.1), 假设这20个产品中的废品率为η, 则η=ξ/20. 因此 ∑=-??=≤=≤=≤3 20209.01.0}3{}15.020 { }15.0{i i i i C P P P ξξ η=0.867 5. 生产某种产品的废品率为0.1, 抽取20件产品, 初步检查已发现有2件废品, 问这 20件中, 废品不少于3件的概率. 解: 设ξ为这20件产品中的废品数, 则ξ~B (20,0.1), 又通过检查已经知道ξ定不少于2件的条件, 则要求的是条件概率 } 2{} 23{}2|3{≥≥?≥= ≥≥ξξξξξP P P 因事件}3{}2{≥?≥ξξ, 因此2}23{≥=≥?≥ξξξ 因此 第四章习题解答 解:P(X=1)=5*9!/10!=0.5; P(X=2)=5*5*8!/10!= 0.2778; P(X=3)=5*4*5*7!/10!= 0.1389; P(X=4)=5*4*3*5*6!/10!= 0.0595; P(X=5)=5*4*3*2*5/5!/10!= 0.0198; P(X=6)=5!*5!/10!=0.004 P(X=7)=P(X=8)=P(X=9)=P(X=10)=0. 验算:总和为1. 解:(a) (b)=1-P(X<=1/2)=1-F(1/2)=1-1/4=0.75; (c)=F(4)-F(2)=1-11/12=1/12; (d)=F(3-)=11/12; (e)=F(1)-F(1-)=2/3-1/2=1/6. 解:由得到 解得c=2. 解: P(N1=1, N2=0)=P(次、次)=3/5*2/4=3/10; P(N1=1, N2=1)= P(次、正、次)=3/5*2/4*2/3=1/5; P(N1=1,N2=2)= P(次、正、正)=3/5*2/4*1/3=1/10; P(N1=2.N2=0)=P(正、次、次)=2/5*3/4*2/3=1/5; P(N1=2.N2=1)=P(正、次、正)=2/5*3/4*1/3=1/10; 验算:总和为1. 解:(a) 可以验证 (b) 当0 解: 根据独立性 当x<0, 时F M为0; x>1时, F M为1。 求导得到密度函数 对其他x, f M=0. 验算:积分为1。 解:(a) (b)。 (c)因为 X与Y不独立。 验算:积分为1。 解:(I, R)的联合密度函数 W的分布函数概率论与数理统计练习题第四章答案
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