Задачи по ТВ_2014
.pdf
|
|
|
|
|
|
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