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习 题 一 解 答
1. 设A、B、C表示三个随机事件,试将下列事件用A、B、C及其运算符号表示出来:
(1) A发生,B、C不发生;
(2) A、B不都发生,C发生;
(3) A、B中至少有一个事件发生,但C不发生;
(4) 三个事件中至少有两个事件发生;
(5) 三个事件中最多有两个事件发生;
(6) 三个事件中只有一个事件发生.
解:(1) (2) (3) (4)
(5) (6)
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2. 袋中有15只白球 5 只黑球,从中有放回地抽取四次,每次一只.设A表示“第i次取到白球”(i=1,2,3,4 ),B表示“至少有 3 次取到白球”. 试用文字叙述下列事件:
(1) , (2) ,(3) , (4) .
解:(1)至少有一次取得白球
(2)没有一次取得白球
(3)最多有2次取得白球
(4)第2次和第3次至少有一次取得白球
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3. 设A、B为随机事件,说明以下式子中A、B之间的关系.
(1) AB=A (2)AB=A
解:(1) (2)
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4. 设A表示粮食产量不超过500公斤,B表示产量为200-400公斤 ,C表示产量低于300公斤,D表示产量为250-500公斤,用区间表示下列事 件:
(1) , (2) ,(3) ,(4),(5).
解:(1); (2) (3) (4) (5)
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5. 在图书馆中任选一本书,设事件A表示“数学书”,B表示“中文版”, C表示“ 1970 年后出版”.问:
(1) ABC表示什么事件?
(2) 在什么条件下,有ABC=A成立?
(3) B表示什么意思?
(4) 如果=B,说明什么问题?
解:(1)选了一本1970年或以前出版的中文版数学书
(2)图书馆的数学书都是1970年后出版的中文书
(3)表示1970年或以前出版的书都是中文版的书
(4)说明所有的非数学书都是中文版的,而且所有的中文版的书都不是数学书
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6. 互斥事件与对立事件有什么区别?试比较下列事件间的关系.
(1) X < 20 与X≥ 20 ;
(2) X > 20与X< 18 ;
(3) X > 20与X ≤ 25 ;
(4) 5 粒种子都出苗与5粒种子只有一粒不出苗;
(5) 5 粒种子都出苗与5粒种子至少有一粒不出苗.
解:(1)对立; (2)互斥;(3)相容;(4)互斥;(5)对立
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(古)7. 抛掷三枚均匀的硬币,求出现“三个正面”的概率.
解:
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(古)8. 在一本英汉词典中,由两个不同的字母组成的单词共有 55 个,现从26个英文字母中随机抽取两个排在一起,求能排成上述单词的概率.
解:0.0846
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(古)9. 把 10 本书任意地放在书架上,求其中指定的三本书放在一起的概率是多少?
解:首先将指定的三本书放在一起,共种放法,然后将进行排列,共有种不同排列方法。故0.067
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(古)10. 电话号码由 6 位数字组成,每个数字可以是 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 共 10 个数字中的任何一个数字(不考虑电话局的具体规定),求:
(1) 电话号码中 6 个数字全不相同的概率;
(2) 若某一用户的电话号码为 283125 ,如果不知道电话号码,问一次能打通电话的概率是多少?
解:(1) ,(2)
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(古)11. 50 粒牧草种子中混有3粒杂草种子,从中任取4粒,求杂草种子数分别为0,1,23 粒的概律
解:
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(古)12. 袋内放有两个伍分、三个贰分和五个壹分的硬币,从中任取五个,求钱额总和超过一角的概率.
解:设为事件“钱额总和超过一角”,则={两个五分其余任取3个+一个五分3个两分一个一分+一个五分2个两分2个一分},故:=0.5
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(古)13. 10 把钥匙中有3把能打开门,今任取两把,求能打开门的概率.
解:,或=0.53
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(古)14. 求习题 11 中至少有一粒杂草种子的概率.
解:本题与11解法有关,即为
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(几)15.有一码头,只能停泊一艘轮船,设有甲、乙两艘轮船在0道T小时这段时间内等可能地到达这个码头,到后都停小时,求两船不相遇的概率.
解:设分别为甲、乙船到达码头的时刻,A为事件“两船相遇”。则
,。
所求概率为
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(几)16.(蒲丰投针问题)设平面上画着一些有相等距离2a(a>0)的平行线。向此平面上投一枚质地均匀的长为2l(l<a)的针,求针与直线相交的概率。
解:设为针的中点到最近一条直线的距离为针与直线的夹角,则
, ,于是有
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17. 某种动物由出生活到20岁的概率为0.8, 活到25岁的概率为0.4,求现在20岁的这种动物能活到25岁的概率。
解:设A为该动物能活到20岁,B为能活到25岁,则,已知,所求概率为
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18.由长期统计资料表明,某一地区6月份下雨(记为事件A)的概率为4/15,刮风(记为事件B)的概率为7/15,既下雨又刮风的概率为1/10,求
解:由条件概率公式知
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19.为防止意外,在矿内设有两种报警系统,单独使用时,系统A有效的概率为 0.92 ,系统B有效的概率为 0.93 ,在系统A失灵的条件下,系统B有效的概 率为 0.85,求:
(1) 发生意外时,这两种系统至少有一个系统有效的概率.
(2) 系统B失灵的条件下,系统A有效的概率.
解:由题意。
(1)所求概率为:
其中:
(2)所求概率为
其中
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20. 100件产品中有10件次品,用不放回的方式从中每次取1件,连取3 次,求第三次才取得正品的概率.
解:设第三次才取得正品的概率为A,样本空间为
所以
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(条件)21. 在空战中,甲机先向乙机开火,击落乙机的概率为 0.4 ;若乙机未被击落,就进行还击,击落甲机的概率为 0.5 ;若甲机仍未被击落,则再进攻乙机,击落乙机的概率为 0.6 .求在这几个回合中
(1) 甲机被击落的概率;
(2) 乙机被击落的概率.
解:设A为甲机第一次被击落,为乙机第次被击落,这里互不相容。依题义有
(1)所求概率为
(2)所求概率为 ,其中
故所求概率为
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(全概)22. 一个袋子中装有6只白球,4只黑球,从中任取一只,然后放回,并同时加进2只与取出的球同色的球,再取第二只球,求第二只球是白色的概率.
解:设A为“第一次取得白球”,B为“第二次取得白球”(共4白2黑),则
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23. 10 张娱乐票中有4张电影票, 10个人依次抽签.问第一个人与第二个人抽到电影票的概率是否相同?
解:设为事件“第个人抽到电影票”,则
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24. 发报台分别以概率 0.6 和 0.4发出信号“ .”和“ - ”,由于通信系统受到干扰,当发出信号“ .”时,收报台分别以概率 0.8 及 0.2 收到信号 “ .”和“ - ”,同样,当发报台发出信号“ - ”时,收报台分别以概率 0 .9 和 0.1 收到信号“ - ”和“ .”.求
(1) 收报台收到信号“ .”的概率.
(2) 当收报台收到信号“ .”时,发报台确系发出信号“ .”的概率.
解:设A,B分别为发出和接受信号“。”,,分别为发出和接受信号“-”则依题意有
(1) 所求概率为
(2) 所求概率为
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25. 某工厂有甲、乙两车间生产同一种产品,两车间产品的次品率分别为0 .03 和 0.02 ,生产出来的产品放在一起,且知甲车间的产量比乙车间的产量多一倍,求:
(1) 该厂产品的合格率;
(2) 如果任取一个产品,经检验是次品,求它是由甲车间生产的概率.
解:设分别为甲、乙车间生产的产品,B为次品,则依题义有
(1) 所求概率为
(2) 所求概率为
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26. 在习题20 中,若第二只取到的是白球,问第一只球是白球的概率大还是黑球的概率大?
解:已知第二只球是白球的概率
假设第一只球是白色时为事件,第一只球是黑球时为事件
所以
又因为是对立事件,而且事件B对都无影响
所以 第一只球是白球的概率大
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27. 两射手彼此独立地向同一目标射击,设甲击中的概率为 0.9 ,乙击中的概率为 0.8 .求
(1) 目标被击中的概率;
(2) 两人都击中的概率;
(3) 甲中、乙不中的概率;
(4)甲不中、乙中的概率.
解:A为甲击中,B为乙击中,则A,B独立,且所求概率分别为
(1)
(2),
(3)
(4)
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28. 加工一个零件要经过三道工序,各道工序的合格率分别为 0.95,0.9,0.85,设各道工序是否合格是独立的,求加工出来的零件的合格率.
解:设分别表示第一,第二,第三道工序出现的合格品,则依题意
相互独立,且
又设A表示加工出来的零件是合格品,则
所以
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29. 某厂用两种工艺生产一种产品,第一种工艺有三道工序,各道工序出现废品的概率为0.05,0.1,0.15;第二种工艺有两道工序,各道工序出现废品的概率都是 0.15 ,各道工序独立工作.设用这两种工艺在合格品中得到优等品的概率分别为0.95,0.85.试比较用哪种工艺得到优等品的概率更大?
解:第一道工序的合格率为,优等品率为
第二道工序的合格率为,优等品率为
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30. 三个人独立地破译一个密码,他们能单独译出的概率分别为,,. 求此密码被译出的概率.
解:设A,B,C分别为甲、乙、丙三人能单独译出的事件,则A,B,C相互独立,所求概率为
代入数据即可。
或
考虑逆事件的概率:
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31. 某动物的成活率为60% ,现饲养5只,设各动物是否成活互不影响,求:(1)恰有2只成活的概率; (2) 至少有2只成活的概率.
解:设A为动物能成活,则设为5只中的成活数,则,其中
(1) 所求概率为
(2) 所求概率为
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32. 某单位有 12 台个人计算机,各计算机是否被使用是独立的.设计算机的使用率为 0.7 ,求在同一时刻有 9 台或更多计算机在使用的概率.
解:设A为事件“计算机被使用”则,设X为同时使用的计算机数目,则,所求概率为
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33.爱滋病普查 使用一种血液试验来检测人体内是否携带爱滋病病毒.设这种试验的假阴性比例为5%(即在携带病毒的人中,有5%的试验结果为阴性),假阳性比例为1%(即在
不携带病毒的人中,有1%的试验结果为阳性).据统计人群中携带病毒者约占1‰,若某人的血液检验结果呈阳性,试问该人携带爱滋病毒的概率.
解:设A为检查为阳性,B为携带病毒,求。已知,,由贝叶斯法则有
习 题 二 解 答
1. 五张卡片上分别写有号码1,2,3,4,5。随即抽取其中三张,设随机变量X表示取出三张卡片上的最大号码。
(1) 写出X的所有可能取值;(2)求X的分布率。
解:(1)显然是:3,4,5。
(2) X的分布律
X
3
4
5
P
0.1
0.3
0.6
2. 下面表中列出的是否时。某个随机变量的分布律
(1)
X
1
3
5
P
0.5
0.3
0.2
(2)
X
1
2
3
P
0.7
0.1
0.1
答:(1)是
(2)不是
3.一批产品共有N件,其中M件次品。从中任意抽取n(n<=M)件产品,求这n件产品中次品数X的分布律。(此分布律为超几何分布)
解:抽取n件产品的抽法有种,抽取到次品的抽法有种,所以所求概率为:
P=,k=0,1,2,3……..n
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4.设随机变量X的分布律为P={X=k}=,k=1,2,3,4,5.
求:(1)P{X=1或X=2}; (2)P{}; (3)P{}.
解:(1)P{X=1或X=2}=P{X=1}+ P{X=2}==。
(2)P{}=P{}=P{X=1}+ P{X=2}==。
(3)P{}=P{X=1}+ P{X=2}==。
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5.一批产品共10件,其中7件正品,3件次品。从该批产品中每次任取一件,在下列两种情况下,分别求直至取得正品为止所需次数X的分布律。
(1)每次取后不放回; (2)每次取后放回。
X
1
2
3
4
P
解:(1)
(2) (=1,2,…)
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6.某射手每发子弹命中目标概率为0.8,现相互独立地射击5发子弹,
求:(1)命中目标弹数地分布律; (2)命中目标的概率。
解:(1)设X为命中目标的弹数,则其分布律为
P{X=K}=,(k=0,1,2,3,4,5).
(2)P{命中目标}=1-P{X=0}=1-=0.99968
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7.设随机变量X服从泊松分布P(),且P{X=1}=P{X=2},求P{X=4}.
解:由P{X=1}=P{X=2}得:e=e解得:=2或=0(舍弃)。
故:P{X=4}=e= e
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8.设随机变量X的分布律为:
(1)P{X=k}=,k=1,2,…..N
(2) P{X=k}=a,k=0,1,2,……
试确定常数a
解:(1)由=1 得:N *=1,解得:a=1
(2) 由=1 得:=1,解得:a= e
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9. 某车间有同类设备100台,各台设备工作互不影响。如果每台设备发生故障得概率是0.01且一台设备的故障可由一个人来处理,问至少配备多少维修工人,才能保证设备发生故障但不能及时维修的概率小于0.01(利用泊松定理近似计算)。
解:设X为发生故障设备得台数,则,即X近似服从参数为的poisson分布。设设备需要N个人看管“才能保证设备发生故障但不能及时维修的概率小于0.01”,则
查表得
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10.设随机变量X的密度函数为f(x)=c e (-<x<+),求:
(1)常数c; (2)X落在区间(0,1)内的概率; (3)P{}
解:(1)因为+=1
即:+=1, ce=1,解得:c=
(2)P{}===
(3)P{}=P{}=+
=+= e
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11.设随机变量X的密度函数为,求
(1)常数c; (2)P{0.3<X<0.7}; (3)常数a,使得P{X>a}=P{X<a}; (4)常数b,使得P{X>b}=0.64; (5)X分布函数。
解:(1) =++
=cxdx
=1
所以,解得
C=2
(2) P{0.3<X<0.7}=2xdx
=
=0.49-0.09
=0.4
(3)由得:
当a < 0时,,
当a > 1时,
故,a不可能小于0或大于1;
当0≤a≤1时,
所以,,即得:a=
(4)由题设可知,b的取值范围为:0≤b≤1
,所以b=0.6
(5)当x < 0时,F(x)=0;当0≤x≤1时,F(x)=
当x > 1时,F(x)=
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12.解:
由题设可知,把X的分布函数的取值范围分为四段:
当x ≤ -1时,F(x)=0;
当-1 < x ≤0时,F(x)=;
当0 < x≤ 1时,F(x)=
当x > 1时,F(x)=1
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13.解:
(1)P{X2} = F(2) = 1-e-2 =0.8647 ;
P{X > 2} = 1-P{X2}=1-0.8647=0.1353;
(2)设X的密度函数为f(x).
当X<0时,f(x)==0;
当X≥0时,f(x)=;
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14.解:
(1)=1;即: ① ;
=0;即: ② ;
由①②式得:A=,B=
(2)P{-1≤X﹤1}=F(1)-F(-1)=(+×)-(-×)=
(3)X的密度函数:
f(x)=
,()
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15.解:当x<时,F(x)==0;
当≤x≤时,F(x)====(sin x+1)
当x>时,F(x)====1
图如下:
题15的图:
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16.解:
(1)由得,
所以,
(2)因为P{X > a}=1-P{X < a}==
所以,
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17.解:设乘客候车时间为X分。由于乘客到达该汽车站的任一时刻是等可能的,且公共汽车每隔5分钟通过车站一次,所以,X在区间[0,5]内均匀分布。所以X的密度函数为
所以,乘客候车时间不超过3分钟的概率为:=0.6
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18.解:
因为X在[-2 , 5]上服从均匀分布,所以,X的密度函数为:
而要方程有实根,则要求△=,即得:X≤-1或X≥2
即,方程有实根的概率为:P{X≤-1}+P{X≥2}=
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19.解:
(1)=0.9996
(2)
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20.解:
(1) , 所以
查表可得:k的最大取值为:k=1.28
(2) , 所以
查表可得:k的最大取值为:k=-1.65
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21.解:
由题设得:,即:,即:
查表得:=0,所以c=3
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22.解:(1)
即:; 查表并计算得:=303
(2)
查表并计算得:=606
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23.解:要该种配件是合格品,那么,该配件的长度X的范围应该在:9.93≤X≤10.17 (单位:cm)
所以,生产该种配件是合格品的概率为:
查表得:,所以概率为:0.9546
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24.解:
X
-2 0 2 4
X+2
0 2 4 6
1-X
3 1 -1 -3
X2
4 0 4 16
P
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25.解:因为Y=1-X是严格单调的函数,所以:
当0<y<1时,即,0<x<1时,
当Y为其他值时,即,X在区间〔0,1〕外时,
所以:Y=1-X的密度函数为:
或:
解 Y=1-X的分布函数为
其中是的分布函数,它满足
,
而
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26.解:
(1)由题设可得:
(2)由(1)可知误差的绝对值不超过150cm的概率为:p=0.81855
那么在三次测量中至少有一次的概率:
(3)由题设可得:
习 题 三 解 答
1:设二维随变量(X,Y)只能取下列数组中的值:(0,0),(-1,1),(-1,1/3),(2,0),且取这几组值的概率依次为1/6,1/3,1/12,5/12。求此二维随机变量(X,Y)的分布列。
解:此二维随机变量(X,Y)的分布列是:
Y
X
0
1/3
1
-1
0
1/12
1/3
0
1/6
0
0
2
5/12
0
0
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2.一袋中有四个球,它们依次标有数字1,2,2,3。从这袋中任取一球后,不放回袋中,再从袋中任取球,设每次取球时,袋中每个球被取到的可能性相同。以X,Y分别记第一、二次取得的球上标有的数字,求(X,Y)的概率分布。
解:由题意得:(X,Y)的可能取值为:(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2)。
则由概率的乘法公式得:P{X=1,Y=2}=(1/4)×(2/3)=1/6
P{X=1,Y=3}=(1/4)×(1/3)=1/12
P{X=2,Y=1}=(2/4)×(1/3)=1/6
P{X=2,Y=2}=(2/4)×(1/3)=1/6
P{X=2,Y=3}=(2/4)×(1/3)=1/6
P{X=3,Y=1}=(1/4×(1/3)=1/12
P{X=3,Y=2}=(1/4)×(2/3)=1/6
而事件(1,1),(3,3)为不可能事件,所以P{X=1,Y=1}=0,P{X=3,Y=3}=0。
则(X,Y)的联合分布列为:
Y
X
1
2
3
1
0
1/6
1/12
2
1/6
1/6
1/6
3
1/12
1/6
0
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3在一个箱子里装有12只开关,其中2只是次品,在其中随机地取两次,每次取一只,考虑两种试验,(1)有放回抽样,(2)无放回抽样,我们定义随机变量X,Y如下
解:(1)所求联合概率分布为:
Y
X
X
0
1
0
25/36
5/36
1
5/36
1/36
(2)所求联合概率分布为:
Y
X
X
0
1
0
45/66
10/66
1
10/66
1/66
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4.设二维随机变量(X,Y)的概率密度为
=
(1)确定常数k;(2)求((X,Y)的分布函数;(3)求P{0<X≤1,0<Y≤2}。
解:(1)由概率密度函数的性质知
=
=*
=1
即 k=12.
(2)由定义,有
当时
当时
于是
(3)
=
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5.随机变量(X,Y)的分布密度为
(1)求系数C;(2)求随机变量(X,Y)落在内的概率。
解:(1)由 (利用极坐标运算)得
于是
(2)利用极坐标运算得:
=(1-)
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6.求出在D上服从均匀分布的随机变量(X,Y)的分布密度及分布函数,其中D为x轴,y轴及直线y=2x+1围成的三角形区域.
解:由于面积S=1/4,所以(X,Y)的联合密度函数为
分布函数分区域讨论
(1) 当
从而
(2) 当
(3) 当
(4) 当
(5) 当
综上可得:
7. 设随机变量(X,Y)的概率密度为
求P{X+Y}.
解:P{X+Y1}=1–P{X+Y<1}
=1–=
8:设二维随机变量(X,Y)要区域D上服从均匀分布,其中D 是曲线y=和 y=x所围成,试求(X,Y)的分布密度及边缘分布密度。
解:面积
则
(a)关于X的边缘概率密度
当时,
当时
所以
(b)关于Y的边缘概率密度
当时,
当时
所以
9.(1)第1题中的随机变量X和Y是否相互独立(提示:考虑事件{X=-1,y=1})?
(2)第6题中的随机变量X与Y是否相互独立(提示:考虑事件
)?
解:(1),
而
根据定义得:X与Y不相互独立。
(2)
10.已知二维随机变量(X,Y)的概率密度为:
求边缘概率密度与;
(1) ,
(2) 问X和Y是否相互独立?
解:(1)
当0≤x≤1时,
其它,
所以
所以关于X的概率密度为
类似地,
当0≤y≤1,
其它,
所以
(3) 故由条件概率密度的定义可知,
(3)x=1,y=1时,×=(4y-3)(4x-3)=1
此时
所以X和Y不相互独立。
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11.(1)如果(X,Y)在以原点为中心,边长为2的正方形内服从均匀分布,问X和Y是否相互独立?(2)如果(X,Y)在以原点为中心,R为半径的圆内服从均匀分布,问X和Y是否相互独立?
解:(1)因为(X,Y)服从均匀分布,故
当x<-1或x>1时,f(x,y)=0
所以
当时,
于是得关于X的概率密度为
同理可得关于Y得概率密度为
,故X和Y是相互独立。
(2)因为(X,Y)服从均匀分布,故
当x<-R或x>R时,
,所以
当时,
即
同理得:
, ,故X和Y不相互独立。
12.设X和Y相互独立,它们的概率密度分别为
求Z=X+Y的概率密度.
解:因为X和Y相互独立,所以有
当时
当时
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13.设随机变量(X,Y)的概率密度为
,
求的概率密度。
解:Z的分布函数为
式中,G是xOy平面内由不等式所确定的区域,
当z<0时,F(z)=0;求导得
当z>0时,
再用极坐标来求积分
求导得
所以
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14设(X,Y)的分布密度为
求Z=的概率密度。
解:Z的分布函数为
当时,;
当时,
所以
综上得
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15.设(X,Y)的联合分布密度为
求k值。
解:由概率密度的性质,
由题意得,
,
所以 k=。
16求15题中X和Y的边缘分布。
解 (1)因为当x<1或x>3时,f(x,y)=0,
所以
当时,
(2) 因为当y<0或y>3时,f(x,y)=0,
所以
当时,
由上可知
习 题 四 解 答
1. 解:由数学期望的定义知:
因为
5
3
5
11
X
-1
0
1
2
P
0.2
0.3
0.4
0.1
所以
3
5
11
P
0.3
0.6
0.1
从而由期望和方差的定义知:
=0.84
2. 解:甲品种母猪产仔的期望为
=11.39
乙品种母猪产仔的期望为
=11.92
由于, 因此乙种母猪平均产仔数多。
3. 解:设在取得合格品以前已取出的废品数为X,
则X的可能取值为0,1,2,3
且
则其分布率为
X
0
1
2
3
P
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4.解:设孵出小鸡的个数为X,则
= =2.12
5.解:(1))
(2)
=1
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6.解:=
=500+1000+0
=1500
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9.
=
=
=
=0
=
=
=
=1+1
=2
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10.解:由题意有
按定义有
==
=
=
由公式
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11.解:设球的直径为,则,
所以
又因为球的体积为
所以
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13. 解:由期望的性质和题设条件知
(1)
=+
=
(2)
=
=
=
=
=1+0- =
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14.解: 由期望的定义得
,
由公式有
而
所以
于是
(1)
(2)
习 题 五 解 答
2 解:
3 解: 即
查表得
4 解: 依题意
=
5 解: 依题意 ,由标准正态分布和的关系知:
同理可得 ,…….由的可加性知:
6 解: 查表可得 (1)
(2) (3)
(4) (5)
(6) (7)F
(8)F (9)F
7 解: 依题意可得
,由标准正态分布和分布之间的关系知:
(2)由定理5.2可得,当,…来自总体的样本,则有,由t分布和F分布得关系可得:
8 解:(1)根据定理5.1 有
P{S>2.9}=P{>}=P(查表得)
(2) 根据定理5.1 有
习 题 六 解 答
2、解:由例3(P114)知:的矩法估计分别为
,
代入数据得样本均值为:
且
于是的矩估值分别为2809, 1206.8
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3、解:似然函数为
对其求对数得:
求导,并令其为0
解得:
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