《概率论与随机过程》第1章习题答案(3)

2020-05-05 15:55

解:E?Y?2X??EY?e???02xe?xdx??2e?xe?2x?x??0?2;

????2X?????01edx??e?3x3?1/3。 #

036. 设随机变量(X,Y)的概率密度函数为

?K,0?x?1,0?y?x,f(x,y)?? 试确定出常数K,并求E(XY)。

0,其它,?1?x1????K?解: ? f(x,y)dxdy?1, 故?Kdy?dx?Kxdx??1,? K?2

0?00????2??????E(XY)???????????xyf(x,y)dxdy????x?x?2ydy?dx?0?0?1?10x3dx?1。 # 437. 已知正常男性成人血液中,每一毫升白细胞数平均是7300,均方差是700。 利用契契比雪夫不等式估

计每毫升含白细胞数在5200~9400之间的概率。

解: 已知:??7300,??700。

? ?5200?9400?/2?7300?? 故令??9400?7300?2100

?27002??1?2?1?P?X?????2100?8/9?0.8889

?21002??8/9?0.8889。 # ? P?X???2100???e??x,x?038. 设随机变量X的概率密度函数为f(x)??,其中??0为常数。求E(X)和D(X)。

?0,x?0?

??1???y11??x解: E(X)??xedx?yedy??(2)?, (? ?(n?1)?n?(n)?n!)

?0??0??D(X)?E(X2)??E(X)?2????0?x2e??xdx?1?2?1?2???0y2e?ydy?1?2?1?2?(3)?1?2?1?2。 #

?xx2?39. 设随机变量X的概率密度函数为f(x)???2exp(?2?2),x?0,其中??0为常数。求E(X)和D(X)。

?0,x?0?

解: E(X)????x20?2exp(?x22?)dx?2?2???0t2e?tdt?2??(1?1)?2?21?2??/2?,

(??(n?1)?22(2n?1)!!22n???)

exp(?x22?)dx?2D(X)?E(X)??E(X)???x3??220?2?2?2???0texp(?t)dt?2??2??22?4??2?。 # 240. 设随机变量X的概率质函数为P?X?k??pqk?1,k?1,2,?。其中0?p?1,q?1?p为常数,则称 X服

从参数为p的几何分布。试求E(X)和D(X)。

解:E(X)??k?1?kpqk?1????k??1??1???p?q??p??p?1?q???1?q?2??????k?1???1??, ?p? 11

D(X)?E(X)??E(X)??E[X(X?1)]?E(X)??E(X)??222?k?1?k(k?1)pqk?1?11?2 pp????k??2??qq1????pq=pq?q??2?pq??1?q?2??1?q?3??pp????k?1???qq???。 # 2?p2p?141. 设随机变量(X,Y)的概率密度函数为.f(x,y)?(x?y),0?x?2,0?y?2。求E(X)、E(Y)、

8Cov(X,Y)。

解: E(X)???????????xf(x,y)dxdy?18??02[20(x2?xy)dy]dx?18?220(x2y?xy1)dx?240222?2020(x2?x)dy?7, 6E(Y)?????????1yf(x,y)dxdy???8??02[201(y2?xy)dx]dy?8?0x2y12(yx?)dy?240?(y2?y)dy?7, 6Cov(X,Y)?E(XY)?E(X)E(Y)?4771????, 36636E(XY)?????????1xyf(x,y)dxdy???8?[?02201(xy?xy)dx]dy?822?20xyxy(?)dy?3203222?20yy24(?)dy?。# 34342. 计算机在进行加法时,对每个加数取整(取为接近于它的整数),设所有的取整误差是相互独立的,且

它们都在(-0.5,0.5)上服从均匀分布。

(1) 若将1500个数相加,问误差总和的绝对值超过15的概率是多少? (2) 几个数可加在一起使得误差总和的绝对值小于10的概率为0.90?

解: 设X为取整误差,则E(X)?0,D(X)?σ2?1/12。

(1) P????1500k?1?1?Xk?15??P???1500/12?15001500k?1?Xk?15/125?1.34?

?或:P??????Xk?1.34?

?125k?1???1?150015001Xk?1.34??P?Xk??1.34?] k?1k?1125??125?1.341?1.34122?1?e?t/2dt?e?t/2dt

????2?2??1?0.9099?0.0901?0.1802

??150015001?Xk?15??P?Xk?15/125?1.34? k?1k?1??1500/12??1?1500?2[1?P?Xk?1.34?]k?1?125?1.3412?2[1?e?t/2dt]?2?[1?0.9099]?0.1802

??2?1???1?P?????1?[P?????????

?(2) ?P???n1?Xk?10??P?Xk?1012/n??1?2[1?k?1k?1??n/12?1012/n21e?t/2dt]?0.95,1012/n?1.645,

??2?。 # ? n?443???n??1012/n12???e?t2/2dt]?0.90

? 12

43. (1)一个复杂的系统,由100个相互独立起作用的部件所组成。在整个运行期间每个部件损坏的概率

0.10。为了使整个系统起作用,至少必需有85个部件工作,求整个系统工作的概率。

(2)一个复杂的系统,由n个相互独立起作用的部件所组成。每个部件的可靠性(即部件工作的概率)为0.90。且必须至少有80%部件工作才能使整个系统工作,问n至少为多少才能使系统的可靠性为0.95。

解: 设每个部件损坏的概率P{Xk?0}?0.10,则每个部件未损坏的概率P{Xk?1}?0.90。

令?100??Xk?1100k,由此可知?100具有参数为n?100,p?0.90的二项分布, 故整个系统工作的概率为:

85?90?100?np100?905??np10??100?}?P{??100?100?} 3333np(1?p)np(1?p)12?e?t2(1) P{85??100?100}?P{??10/3/2?5/3dt?0.9995?0.0475?0.9520

(2) ?P{0.8n??n?n}?P{?0.8n?0.9n0.09n12?e??n?npnp(1?p)?100?n?0.9n0.09n12?}?P{?2?n?npnn??100?} 33np(1?p)?n/3?t2/2?n/3dt?1?2[1??n/3??e?t/2dt]?0.95

?n/312???e?t2/2dt?0.975?

n?1.96, ?n?35。 # 344. 某个单位设置一电话总机,共有200架电话分机。设每个电话分机有5%的时间要使用外线通话,假定

每个分机是否使用外线通话是相互独立的。问总机要多少外线才能以90%的概率保证每个分机要使用外线时可供使用。

解:设要m条外线才能以90%的概率保证每个分机要使用外线时可供使用。

已知:P{Xk?1}?0.05,P{Xk?0}?0.95

令?n??200k?1Xk, 则?n具有参数为n?200,p?0.05的二项分布。

?(m?10)/9.512?n?npm?10???10?P{0??n?m}?P???e?t/2dt ??10/9.5np(1?p)9.5?2???9.5?(m?10)/9.51?10/9.5122?e?t/2dt?e?t/2dt?0.90 ????2?2?????

(m?10)/9.512???e?t2/2dt???10/9.512???e?t2/2dt?0.90?0.0007?0.90?0.9007

m?109.5?1.32 ? m?14。 #

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