中国石油大学随机数据处理方法(第三版)答案(5)

2018-12-25 23:17

?1dx?1?y,0?y?1??y???1fY(y)=?f(x,y)dx???dx?1?y,?1?y?0

???y?0,其它??y?1时

由(2-17)式,0?

?1,y?x?1?fX|Y(x|y)??1?y

?其它?0,?1?y?0时,

?1,?y?x?1?fX|Y(x|y)??1?y

?其它?0, (2)X,Y不独立,因为

f(x,y)?fX(x)fY(y)。

?x?b,c?y?d内服从均匀分布。求(

23.随机向量(X,Y)在矩形区域a分布密度及边缘分布密度,并判断

解:由题意知(

X,Y)的

X,Y是否独立。

X,Y)的分布密度为

1?,a?x?b,c?y?d?f(x,y)??(b?a)(d?c)

?0,其它?????当a?x?b, fX(x)??f(x,y)dy?1 ,其它均为0,故(X,Y)关于Xb?a的边缘分布

密度为

?1?,a?x?bfX(x)??b?a

?其它?0,的边缘分布密度为

同理得(

X,Y)关于Y

?1?,c?y?dfY(y)??d?c

?其它?0,又由于

f(x,y)?fX(x)fY(y),所以X,Y独立。

X,Y独立的结论知,当a补充2(修订版23).在习题22中,求X及Y的条件分布密度。 解:由上题

?x?b时,有

21

?1?,c?y?dfY|X(y|x)?fY(y)??d?c

?其它?0,时,有

当c?y?d

?1?,a?x?bfX|Y(x|y)?fX(x)??b?a

?其它?0, 24.设X~N(?,?2),求Y??P{Y?y}?P{X???X??的分布密度。

解:FY(y)?1?y}?P{X?y???}?FX(y???)

fY(y)?fX(y???)??12?e2??1?y22e?12?2(y?????)2??

?25.设X的概率分布为

???y???

X -2 -1 1 2 P 3/10 1/10 1/5 2/5 求;(1)Y3?X2?2的概率分布;(2)Y?X?1的概率分布。

?X2?2的概率分布为 Y 3 6 P 3/10 7/10 解:(1)Y?X3?1的概率分布为

Y -7 0 2 9 P 3/10 1/10 1/5 2/5 (2)Y26.设XX~N(0,1),求:(1)Y?e的分布密度;(2)Y?|X|的分布密度。

解:(1)由Y

?eX,即y?ex解得x?lny,x?y?1/y,故,当y?0时

fY(y)?12?e1?(lny)22?1y

y?0时,fY(y)?0,所以Y?eX的分布密度为

?1?(lny)2/2e,y?0?fY(y)??2?y

?0,y?0?y?0时,FY(y)?0,当y?0时

y?y(2)由分布函数定义,当 FY(y)所以Y?P{Y?y}?P{X?y}?P{?y?X?y}??f(x)dx

?|X|的分布密度为

22

?2?y2/2?2f(y),y?0?e,y?0???fY(y)?FY?(y)??

?0,y?0?0,y?0?27. 设随机变量X的概率密度为

??1/33x2,若x?[1,8], f(x)??其他;??0,F(x)是X的分布函数。求随机变量Y?F(X)的分布函数。

分析:先求出分布函数F(x)的具体形式,从而可确定Y可。注意应先确定Y解: 易见,当x?F(X) ,然后按定义求Y的分布函数即

?F(X)的值域范围(0?F(X)?1),再对y分段讨论. ?1时,F(x)?0; 当x?8时,F(x)?1。

对于x?(1,8],有 F(x)??x133t21dt?3x?1。

设G(y)是随机变量Y 对于

G(y)=0;G(y)=1. ?F(X)的分布函数. 显然,当y?0时,当y?1时,

y?(0,1],有

?P{Y?y}?P{F(X)?y}

3 G(y) =P{X?1?y}?P{X?(y?1)3}

3 =F[(y?1)于是,Y]?y。

?F(X)的分布函数为

?0,若y?0,? G(y)??y,若0?y?1,

?1,若y?1.?注:事实上,本题X为任意连续型随机变量均可,此时Y当

?F(X)仍服从均匀分布:

y?0时,G(y)=0; y?1时,G(y)=1;

当 0?y?1时,G(y)?P{Y?y}?P{F(X)?y}

=P{X =F(F?F?1(y)}

?1(y))?y。

相互独立,设随机变量

28.已知随机变量

且X与YXN~(?1,1),YN~(3,1)的概率分布。

Z?X??27Y,求Z 解:本题考查有关正态分布的性质,由正态分布的性质“若

2~N(??,1)X与Y相互独立,且X,125)”Y~N(?,?),则Z?aX?bY仍服从正态分布,即X?2Y~N(?7,,再由正态随机变量22的线性函数也服从正态分布,即Z~N(a??b,(a?)2)?N(0,5),故

23

z2 ???z???)f(z)?exp{?} (1010?129.设

X与Y相互独立,都服从[0,2]上的均匀分布,求P{X?Y}。

X、Y的分布密度分别为

分析:由条件知

?1?1?,0?x?2?,0?y?2, f(y)??2, f(x)??2??其它其它?0,?0,X与Y的联合概率分布为 y 从而由独立性得

1??,0?x?2,0?y?2 f(xy,)??4?0,其它?所以由概率分布的性质 o x

1。 P{X?Y}?P{X?Y??0}?fx(,)ydxdy??2x?y?030.设

X和Y相互独立,下表列出了二维随机变量(X,Y)联合分布律及关于X和关于Y的边

缘分布律的部分值,试将其余数值填入表中的空白处。

X Yx1 y1 1/8 1/6 y2 1/8 y3 P{X?xi}?pi? 1 x2 P{Y?yj}?p?j 解:由联合分布律与边缘分布律的关系知

p11?111;由X和Y相互独立性知??6824p11?P{X?x1}P{Y?y1}?p1??表:

11,即p1??1/4;同理,依此得表中空白处的其它数值见下?624X Yx1 x2 y1 1/24 1/8 1/6 y2 1/8 3/8 1/2 y3 1/12 1/4 1/3 P{X?xi}?pi? 1/4 3/4 1 P{Y?yj}?p?j

31.设X,Y相互独立,其密度函数分别为

24

??xe?x,x?0?ye?y ,y?0X(x)?? ??0,x?0Y(y)???0,y?0

求Z?X?Y的概率密度。

解:当z?0时,

??z

f(z)?????X(x)?Y(z?x)dx??0(xze?z?x2e?z)dx

?12z3e?z?13?z13?z3ze?6ze(z?0)

当z?0时,f(z)?0,所以

?1?

f(z)???ezz3,z?0Z?6

?0,z?0或: F(z)?X????(x,y)dxdy?Y?z?zz?x?xy0?0xeye?dxdy

??16e?zz3?12z2e?z?ze?z?e?z?1 所以

?f)??1?e?zz3,z?0

Z(z?6

?0,z?0 32. 设(X,Y)的分布密度为

f(x,y)???Ae?(x?2y),x?0,y?0 ?0,其他求:(1)关于X,Y的边缘分布密度,并判断X,Y是否独立;

(2)Z?X?2Y的概率分布。

分析:由于(X,Y)的分布密度中包含待定常数,故应首先将其确定。

解:由归一性, ?? 1????????x??????f(x,y)dxdy?A?edx?0e?2y0dy?A/2

解得

A?2。

f??dy?2???(1)

X(x)????f(x,y)e?x?e?2ydy?2e?x?102?e?x所以关于X的边缘分布密度为

f)???e?x,x?0X(x ?0,x?0同理得关于Y的边缘分布密度为

25

(x?0)


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