Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Задачи по ТВ_2014

.pdf
Скачиваний:
103
Добавлен:
30.03.2015
Размер:
532.58 Кб
Скачать

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

при

x 0,

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

x2 / 2

 

 

 

 

 

3 / 2

x

2

e

при

x 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где параметр распределения 0 определяется

температурой и массой молекул. Выразить

среднее значение и наиболее вероятное значение скорости молекул, а также дисперсию распределения через физический параметр .

29. Случайная величина X подчиняется закону распределения Парето с параметрами и x0 , если ее функция распределения вероятностей имеет вид

 

0,

 

при

x x0 ,

 

x

 

 

 

F (x)

 

 

 

1

 

 

0

 

при

x x .

 

 

 

 

x

 

 

0

 

 

 

Выяснить при каких значениях параметра

 

для данного распределения существуют M X и

D X , вычислить их.

 

 

 

 

 

 

30. В некоторых капиталистических странах действует закон о налогообложении, распространяемый на тех частных предпринимателей, годовой доход которых превосходит некоторый установленный законом уровень x0 . Считая, что годовой доход наудачу выбранного лица, облагаемого налогом, является случайной величиной X , распределенной по закону Парето с параметрами 4, x0 1000, найти вероятности следующих событий:

 

A x0,5 X M X ,

 

 

B

 

X M X

 

 

X .

 

 

 

 

Квантилью какого порядка для данного распределения

является математическое ожидание M X ?

31. Случайная величина X распределена по закону a, b

с плотностью

 

f (x)

a x a 1

 

e x

при x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти M X ,

D X .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32. Случайная величина X распределена по закону Стьюдента

с m степенями свободы, если

плотность распределения Х имеет вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

((m 1)

2

)

 

 

x

2

(m 1) / 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

m (m

 

 

 

1

 

 

m

 

 

 

 

2

)

 

 

 

 

Найти M X ,

D X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НАХОЖДЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИИ ОТ НЕПРЕРЫВНОЙ СЛУЧАЙНОЙ ВЕЛИЧИНЫ

33. Доказать, что две непрерывные случайные величины X и Y , связанные между собой

линейной зависимостью Y aX b , подчинятся закону распределения одного и того же вида.

Указать закон распределения случайной величины Y X m / ; определить

M Y и Y , если X

подчиняется закону N m, 2 .

 

34. Известна функция распределения случайной величины

X

 

непрерывного типа F (x) . Найти

функции распределения случайных величин Y 9X 2 4,

Z

 

X 1

 

, V e 2 X , выразив их через

 

 

функцию распределения F (x) . Найти плотность распределения вероятностей случайной величины

Z

 

X 1

 

, если X

подчиняется закону N 1; 2 .

 

 

35.

На плоскости

Oxy через точку a;0 a 0 наудачу проводится прямая линия. Найти

плотность распределения вероятностей ординаты Y точки пересечения прямой с осью Oy .

11

36.Через точку, наудачу выбранную на окружности радиуса 1 с центром в начале координат, проводится касательная к окружности. Найти плотность распределения вероятностей длины отрезка касательной, заключенного между осями координат.

37.Стержень длины l разламывается в наудачу выбранной точке. Вероятность того, что точка разлома попадет на какую–либо часть стержня, пропорционально длине этой части. Найти функцию распределения площади прямоугольника, стороны которого равны получившимся кускам стержня.

38.Случайная величина X распределена равномерно на интервале 0,5; 0,5 . Найти плотность

распределения вероятностей функций

Y 3X

3, Y

5sin 4 X .

 

39. Случайная величина X

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

распределена по показательному закону с параметром . Найти

плотность распределения вероятностей следующих случайных величин:

 

Y

 

 

 

Z X 2 ,

 

U 1 e X .

 

 

X ,

 

 

40. Случайная величина X подчиняется закону Коши с плотностью

 

f (x)

 

 

1

 

, x R.

 

 

 

1 x2

 

Найти плотность распределения вероятностей следующих случайных величин

Y 3X 2, Y

 

 

1

 

, Y

 

1

arctgX ,

Y 4 X 2.

 

 

 

 

 

1

2

 

3X 2

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41. Указать закон распределения случайной величины Y ln

X

, если случайная величина X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

подчиняется закону распределения Парето с параметрами

a 0, x0

0 .

Д1. Функция распределения X определяется выражением

 

 

0,

если

x 0,

 

 

 

если 0

x 2,

 

F (x) x2 / 4,

 

 

1,

если

x 2.

 

 

 

Найти законы распределения случайных величин Y X 3

1, Z ln X 2 , U

 

X 1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

СЛУЧАЙНЫЕ ВЕКТОРЫ

 

 

 

 

 

 

 

42. Закон распределения случайного вектора

X ,Y

дискретного типа определяется следующей

таблицей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

-1

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0,15

 

 

0,3

 

 

0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0,05

 

 

0,05

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

а) Найти безусловные

законы распределения отдельных компонент X и Y .

 

 

б) Установить, зависимы или нет компоненты X и Y ?

 

 

 

 

 

 

 

в) Вычислить вероятности

P X 2, Y 0

и P X Y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) Построить функцию распределения

FX ,Y x, y ,

 

оформив результат в виде таблицы,

и

найти M X , M Y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д) Вычислить ковариационную матрицу случайного вектора.

 

 

 

 

 

 

 

е) Описать условный закон распределения случайной величины

Y при условии

X 1

и

найти условное математическое ожидание

M Y | X 1 .

 

 

 

 

 

 

 

43. Случайная величина X

принимает значения 0, 1 и 2 с вероятностями соответственно

0,2, 0,7 и 0,1, а не зависящая от нее случайная

величина Y

– значения

-1, 0,

1

соответственно с вероятностями 0,3, 0,5 и 0,2. Описать закон распределения случайного вектора X ,Y и вычислить функцию распределения в точках (1;–0,5) и (0; 4).

12

44. По цели производится два независимых выстрела. Вероятность попадания в цель при первом выстреле равна p1 , при втором p2 . Случайные величины: X – число попаданий при первом выстреле, Y – число попаданий при втором выстреле. Найти функцию распределения FX ,Y x, y .

45. Из урны, содержащей 6 белых и 4 черных шара, наудачу извлекают 2 шара без возвращения. Случайные величины: X – число белых шаров в выборке, Y – число черных шаров в выборке. Описать закон распределения случайного вектора X ,Y и вычислить коэффициент корреляции r( X ,Y ) .

46. Число X выбирается случайным образом из множества целых чисел 1,2,3 . Затем из того же множества выбирается наудачу число Y , большее первого или равное ему.

Описать закон распределения случайного

вектора X ,Y и определить, зависимы или

независимы случайные компоненты X и

Y . Найти

коэффициент корреляции r( X ,Y ) .

Описать условный закон распределения компоненты

X при условии Y 3 и вычислить

M X | Y 3 .

 

 

47. В продукции завода брак вследствие дефекта А составляет 3%, а вследствие дефекта В

– 4,5%. Годная продукция составляет 95%. Определить какой процент всей продукции обладает дефектами обоих типов. Найти коэффициент корреляции дефектов А и В.

48. Плотность распределения вероятностей случайного вектора (X,Y) имеет вид:

f X ,Y

c(x y)

при 0 x y 1,

(x, y)

0

в остальных случаях.

 

 

Определить константу c

и вычислить

P X Y 1 . Также определить безусловную

плотность распределения компоненты Y и установить, зависимы ли компоненты X и Y или нет. Вычислить центр рассеивания и функцию распределения FX (x).

49. Плотность распределения двумерного случайного вектора (X,Y) имеет вид:

 

 

2

 

при 0 x 2, 0 y 2,

c xy y

 

f X ,Y (x, y)

0

 

 

в остальных случаях.

 

 

 

 

c и

P X Y 2 . Найти математическое ожидание

Вычислить значение постоянной

случайного вектора.

50. Плотность распределения двумерного случайного вектора (X,Y) имеет вид: f (x, y) Ce x2 2 yx 4 y2 .

Найти постоянный множитель C, плотности распределения составляющих, условные плотности распределения составляющих.

51. Непрерывный двумерный случайный вектор распределен равномерно в круге радиуса r с центром в начале координат. Доказать, что компоненты вектора зависимы, но некоррелированы.

52.Непрерывная случайная величина (X,Y) равномерно распределена внутри прямоугольного треугольника с вершинами O(0,0), А(0,8), B(8,0). Найти: двумерную плотность вероятности системы. Плотности распределения компонент вектора и условные плотности составляющих.

53.Случайный вектор (X,Y) равномерно распределён в квадрате со стороной a и диагоналями, совпадающими с осями координат. Установить, зависимы ли компоненты или нет. Вычислить ковариационную матрицу случайного вектора и выяснить,

коррелированы

 

2

 

2

 

 

Y

 

p2 P X

 

 

 

 

 

 

 

или нет его компоненты. Найти вероятности p1 P XY 0 и

a2 . 4

13

54. Точка М наудачу ставится в круг G {(x, y)

x2 y2

a2} . Исследовать вопрос о

коррелированности или некоррелированности, а также зависимости или независимости случайных координат X и Y точки M.

55. Случайные величины 1, 2 ,..., n m (n > m) независимы и одинаково распределены и имеют конечную дисперсию. Найти коэффициент корреляции между суммами

 

n

m n

 

 

 

 

 

S i

и t i .

 

 

 

 

 

i 1

i m 1

 

 

 

 

56. Случайные величины X и Y независимы и распределены следующим образом: X – по

закону E(2), Y – по закону R(–2,2). Найти вероятности следующих событий:

 

A X ,Y D1 ,

B X ,Y D2 ,

где

D1 {(x, y)

 

0 x 2,

0 y 1},

 

D2 {( x, y) y x 2}.

57. Случайные величины X и Y независимы и распределены каждая по показательному

закону с параметрами соответственно и

 

2

. Найти P{X

1 ,Y 1}.

58. Случайные

1

 

 

1

2

величины X и Y независимы и имеют

следующие характеристики:

M X 1, M Y 2, X 1, Y 2 . Вычислить математические

ожидания случайных

величин U X 2

2Y 2 XY 4 X Y 4, V X Y 1 2 .

 

 

59. Случайная точка (X,Y) характеризуется

центром рассеивания (–1,1) и ковариационной

 

3

2

 

 

 

 

 

матрицей

2

. Найти дисперсию случайной величины Z = 2X - 4Y + 3.

 

4

 

 

 

 

 

60. Случайные величины X и Y независимы и имеют одинаковое распределение с

математическим ожиданием m и дисперсией 2 . Найти коэффициент

корреляции

случайных величин U X Y и V X Y . Показать, что случайные величины

Z X Y и W X Y некоррелированы .

 

 

61. Случайная величина X распределена по закону N(–1; 4), а независимая от

неё

случайная величина Y распределена по закону R(–1; 3). Вычислить M[Z]

и D[Z],

где

Z X Y XY .

 

 

Определение. Количество информации относительно опыта G2 , содержащееся в опыте G1 :

I G2 | G1 I G1 | G2 H G2 H G2 | G1 H G1 H G2 H G1G2 .

Д1 (Яглом, с.96). Известно, что некоторой болезнью в среднем болеют 2 человека из 100. Для выявления больных используется реакция, которая всегда оказывается положительной в том случае, когда человек болен; если же человек здоров, то она с равной вероятность бывает положительной и отрицательной. Пусть опыт G2 состоит в определении того, болен или здоров

человек, а опыт – в определении результата указанной реакции. Найти H G2 , H G2 | G1 .

Ответ. H G2 0,14,

H G2 | G1 0,12.

 

Д2. (Яглом, с.107). Пусть опыт

 

состоит в извлечении одного шара из урны, содержащей 5

черных и 10 белых шаров, опыт

k – в предварительном

извлечении из той же урны (без

возвращения обратно) k шаров.

Чему равна энтропия опыта

и информация об этом опыте,

содержащаяся в опытах 1, 2 , 13 , 14 ?

 

Ответ. 0,92 0,004 0,008 0,44

0,92

 

14

Д3. Значения числа гербов

X1

и

X 2

определяются подбрасыванием двух идеальных монет, а

случайная величина Y равна сумме количества гербов, выпавших при подбрасывании этих монет.

Сколько информации об X1 содержится в Y ?

Д4. Сколько информации об

X1

содержится в случайной величине Z X1 1 2 X 2 , где

независимые случайные величины

X1

и X 2 могут с равной вероятностью принимать значения 0

или 1? Найти H X1 и H Z . Каков характер зависимости между X1 и Z ?

Д5. Случайные величины X1

и

X 2

зависимы и распределены также как в Д4. Найти I X1, X 2 ,

если совместное распределение X1

и X 2 описывается законом

 

X1

0

 

0

 

1

 

1

 

 

X 2

0

 

1

 

0

 

1

 

 

PX1 , X 2

1/3

 

1/6

 

1/6

1/3

 

НАХОЖДЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИИ ОТ СЛУЧАЙНОГО ВЕКТОРА

62. Случайный вектор (X,Y) дискретного типа распределён по закону, определяемому таблицей

 

 

yi

 

-1

 

0

 

1

 

 

2

 

 

 

 

xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

0,05

 

0,3

 

0,15

 

 

0,05

 

 

 

 

1

 

0,1

 

0,05

 

0,25

 

 

0,05

 

 

 

Описать законы распределения случайных величин U =

 

Y X

 

и V Y 2 X 2 .

 

 

63. Вычислить функцию распределения случайной величины Z = XY, если случайный

вектор (X,Y) распределён по закону, определяемому таблицей:

 

 

 

 

 

 

yi

 

-1

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0,1

 

0,2

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

0,2

 

0,3

 

0,1

 

 

 

 

64. Случайные величины X и Y независимы и одинаково распределены по закону R(0;1). Найти плотность распределения случайной величины Z Y / X 2 .

65. Случайный вектор (X,Y) распределён по закону, определяемому плотностью распределения вероятностей

 

( x y)

при

0 x 1,

0 y 1,

 

f X ,Y ( x, y)

0

в

остальных

случаях.

 

 

Найти плотности распределения

вероятностей функций

Z X Y , W XY , а также

f

(u, v), где U X 2 ,V Y 2 .

 

 

 

 

 

 

U ,V

Случайные величины X и Y независимы и одинаково распределены по закону N 0; 2 . .

66.

 

 

 

Установить по какому закону распределена случайная величина R

X 2 Y 2 .

67 Случайные величины X и Y являются стандартизированными и независимыми нормальными величинами. По какому закону распределена случайная величина Z X / Y ? 68. Случайные величины X и Y независимы и одинаково распределены с функцией распределения F x . Найти функции распределения случайных величин U min X ,Y и

V max X ,Y , а также совместную функцию распределения FU ,V (u, v).

15

69. Случайные величины X и Y независимы и распределены каждая по закону R a;b . Найти плотность fU ,V (u, v) совместного распределения вероятностей случайных величин

U min X ,Y и V max X ,Y .

70. Имеются две независимые случайные величины X и Y, имеющие показательные

распределения

с параметрами, равными соответственно 1

и 2 . Найти плотность

распределения

вероятностей суммы Z X Y , вычислив

сначала ее функцию

распределения, а затем плотность. При 1 1 и 2 2 найти закон распределения разности U 2 X Y. Как изменится последний результат, если случайная величина X имеет равномерное распределение, сосредоточенное на отрезке [0; 1].

71. Компоненты случайного вектора (X,Y) независимы, причем X распределена по закону R(0; 2), а Y по закону R(–1; 1). Найти распределение случайной величины Z X Y .

72. Компоненты случайного вектора (X,Y) независимы, причем X распределена по закону R(0; 1), а Y имеет экспоненциальное распределение с параметром 1. Найти распределение случайной величины Z Y 2 X .

73. Заданы следующие характеристики двумерного нормального вектора (X,Y):

M [ X ] 2 , M [Y ] 3 , ковариационная матрица

16

12

. а) Записать выражение

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

12

25

M [ X Y ], D[ X Y ] ,

плотности распределения вероятностей этого вектора. б)

Найти

M [2 X 3Y 5] ,

D[2 X 3Y 5] . в) Получить распределение случайных величин

U X Y и V 3X Y .

 

 

 

Д1. X и Y – независимые случайные величины, распределённые по одному и тому же закону, определяемому таблицей:

 

xi

 

0

 

1

2

 

Описать закон распределения

pi

 

1/2

 

3/8

1/8

 

суммы

Z X Y .

 

 

 

Д2. X и Y – независимые случайные

величины,

подчиняющиеся одному и тому же закону

геометрического распределения с параметром p. Найти закон распределения суммы Z X Y .

Д3.

Доказать

композиционную устойчивость закона

Пуассона и найти M[Z]

и D[Z], где

Z X Y ; X

и

Y – независимые пуассоновские

случайные величины

с

параметрами

соответственно 1

и 2 .

 

 

 

Д4.

Доказать композиционную устойчивость закона B n, p при фиксированном

p. .

Д5.

Доказать композиционную устойчивость нормального закона N m; 2 .

 

 

16