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

ТВиМС 2022

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
1.16 Mб
Скачать

Как и в предыдущих пунктах полезно выбрать в качестве t1 и t2 квантили

распределения

Стьюдента

 

 

 

 

уровня

 

и

1

 

 

 

 

соответственно, что

обозначается как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t1 stn 1; /2 , t2

stn 1;1 /2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P st

n 1; /2

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

st

n 1;1 /2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

2

 

 

 

 

 

 

st

 

 

 

 

 

 

 

S

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

st

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1; /2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1;1 /2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

st

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

st

n 1; /2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1;1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда 1,1; 2,1 - искомый -доверительный интервал для параметра 1 .

Использование центральной статистики не является единственным способом построения доверительных интервалов. Рассмотрим в качестве примера еще один из способов.

Пример (построение доверительного интервала для дискретной модели с помощью неравенства Чебышева).

Рассмотрим случай выборки x1,...,xn из распределения Бернулли с неизвестной вероятностью успеха 0,1 : Bi 1, .

Пусть

 

 

 

 

 

-

 

0,1

 

- заданная доверительная вероятность. Построим

доверительный интервал для неизвестного параметра .

 

Известно, что E

 

E и D

 

D

 

1

.

 

x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

Согласно классической форме неравенства Чебышева для любого 0 выполняется P x Ex Dx / 2 .

Подставим в эту формулу найденные выше значения:

Px 1 / 2n ,

1P x 1 1 / 2n ,

P x 1 1 / 2n ,

P x x 1 1 / 2n .

81

 

Так

как для

любого

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

0,1

 

выражение 1

 

1 , то

P

 

 

 

1

 

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подберем 0 так, чтобы правая часть неравенства была равна :

 

 

1

1

 

1 , 2

1

,

1

 

0.

 

 

 

 

 

 

 

4n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 2n

 

 

2

 

n

 

 

 

 

 

Получили, что

P x 2 1n

1

x 2 1n .

2

Следовательно, случайный интервал 1, 2 накрывает неизвестный

параметр с вероятностью не меньшей, чем , и мы можем его рассматривать в качестве искомого -доверительного интервала.

82

.

Задания для контрольных работ.

Вариант 00 1. Электрическая цепь состоит из пяти элементов, выход из строя которых в

заданный промежуток времени – независимые события, имеющие вероятности pi 0,2 каждый. Найти вероятность P отказа цепи за данный промежуток времени.

2. Дискретная случайная величина задана законом распределения

pi (xi ).

Найти величину a, построить график функции распределения данной случайной величины. Вычислить математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины.

xi

0

2

4

6

8

pi

0,1

0,2

0,3

0,2

a

3. Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины задана выражением:

0;

x 0

 

0 x 6

f (x) ax2 ;

 

x 6

0;

Найти величину коэффициента a, написать аналитическое выражение и простроить график функции распределения, найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины. Найти вероятности попадания данной случайной величины в интервалы (0, 4) и (4, 10).

83

4.Дана нормально распределенная случайная величина с математическим ожиданием m 5 и дисперсией 2 3. Найти вероятность того, что абсолютная величина отклонения случайной величины от ее математического ожидания меньше 4.

5.Дискретная случайная величина задана выборкой:

0, -1, 0, 1, 1, -1, -1, 0, 0, 0, -1, 0, 1, 1, 0, -1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, -1, 1, 1

Построить полигон частот и эмпирическую функцию распределения. Найти выборочное среднее и выборочную дисперсию.

Вариант 01 1. Электрическая цепь состоит из пяти элементов, безотказная работа

которых в заданный промежуток времени – независимые события, имеющие вероятности qi 0,9 каждый. Найти вероятность Q безотказной работы цепи за данный промежуток времени.

2. Дискретная случайная величина задана законом распределения

pi (xi ).

Найти величину a, построить график функции распределения данной случайной величины. Вычислить математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины.

xi

0

1

2

3

4

pi

0,2

0,2

0,3

0,1

a

3. Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины задана выражением:

0;

x 3

 

3 x 1

f (x) a;

 

x 1

0;

Найти величину коэффициента a, написать аналитическое выражение и простроить график функции распределения, найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной

84

случайной величины. Найти вероятности попадания данной случайной величины в интервалы ( 2,0) и (0, 4).

4.Вероятность попадания нормально распределенной случайной величины с математическим ожиданием m 4 в интервал (3; 5) равна 0,6. Найти дисперсии данной случайной величины.

5.Дискретная случайная величина задана выборкой:

0, -1, 0, 1, 1, -1, -1, 0, 0, 0, -1, 0, 1, 1, 0, -1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, -1, 1, 1

Построить полигон частот и эмпирическую функцию распределения. Найти выборочное среднее и выборочную дисперсию.

Вариант 02 1. Последовательность передаваемых сигналов состоит из независимо

передаваемых точек и тире, причем количество точек в этом потоке в среднем в пять раз больше, чем тире. Вероятность правильного приема точки p1 0,7, тире p2 0,8. Найти вероятность того, что произвольно взятый сигнал будет принят с ошибкой.

2. Дискретная случайная величина задана законом распределения pi (xi ). Найти величину a, построить график функции распределения данной случайной величины. Вычислить математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины.

xi

0

2

4

6

8

pi

a

0,2

0,4

0,2

0,1

3. Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины задана выражением:

0;

x 0

 

0 x 6

f (x) a;

 

x 6

0;

Найти величину коэффициента a, написать аналитическое выражение и простроить график функции распределения, найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины. Найти вероятности попадания данной случайной величины в интервалы (2, 4) и (4, 8).

4.Вероятность попадания нормально распределенной случайной величины с математическим ожиданием m 4 в интервал (3; 5) равна 0,6. Найти дисперсии данной случайной величины.

5.Непрерывная случайная величина задана упорядоченной выборкой.

85

(xi 1;xi )

[4; 6)

[6; 8)

[8; 10)

[10; 12)

[12; 14]

 

 

 

 

 

 

ni

30

30

70

40

30

Построить гистограмму и эмпирическую функцию распределения. Найти выборочное среднее и выборочную дисперсию.

Вариант 03 1. Электрическая цепь состоит из пяти элементов, выход из строя которых в

заданный промежуток времени – независимые события, имеющие вероятности pi 0,1 каждый. Найти вероятность P отказа цепи за данный промежуток времени.

2. Дискретная случайная величина задана законом распределения

pi (xi ).

Найти величину a, построить график функции распределения данной случайной величины. Вычислить математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины.

xi

0

2

4

6

8

pi

0,2

a

0,3

0,2

0,1

3. Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины задана выражением:

0;

x 0

 

0 x 6

f (x) ax3 ;

 

x 6

0;

Найти величину коэффициента a, написать аналитическое выражение и простроить график функции распределения, найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины. Найти вероятности попадания данной случайной величины в интервалы (2, 4) и (4, 10).

86

4.Дана нормально распределенная случайная величина с математическим ожиданием m 6 и дисперсией 2 4. Найти вероятность попадания данной случайной величины в интервал (3;8).

5.Непрерывная случайная величина задана упорядоченной выборкой.

(xi 1;xi )

[4; 6)

[6; 8)

[8; 10)

[10; 12)

[12; 14]

 

 

 

 

 

 

ni

30

30

70

40

30

Построить гистограмму и эмпирическую функцию распределения. Найти выборочное среднее и выборочную дисперсию.

Вариант 04 1. Сообщение состоит из пяти сигналов, причем вероятности безошибочного

приема каждого сигнала одинаковы и равны p 0,6. Сообщение будет принято, если из пяти сигналов принято хотя бы три. Найти вероятность того, что передаваемое сообщение не принято.

2. Дискретная случайная величина задана законом распределения pi (xi ). Найти величину a, построить график функции распределения данной случайной величины. Вычислить математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины.

xi

0

1

2

3

4

pi

0,2

0,2

a

0,2

0,1

3. Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины задана выражением:

0;

x 3

 

3 x 3

f (x) a;

 

x 3

0;

Найти величину коэффициента a, написать аналитическое выражение и простроить график функции распределения, найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины. Найти вероятности попадания данной случайной величины в интервалы (0, 2) и (2, 5).

4.Дана нормально распределенная случайная величина с математическим ожиданием m 4 и дисперсией 2 3. Найти вероятность того, что абсолютная величина отклонения случайной величины от ее математического ожидания меньше 1.

5.Найти выборочный коэффициент корреляции для пары случайных величин:

87

Y

-1

0

1

X

 

 

 

0

10

0

20

2

20

10

40

Вариант 05 1. Сообщение состоит из пяти сигналов, причем вероятности безошибочного

приема каждого сигнала одинаковы и равны p 0,7. Сообщение будет принято, если из пяти сигналов принято по крайней мере три. Найти вероятность того, что передаваемое сообщение не принято.

2. Дискретная случайная величина задана законом распределения pi (xi ). Найти величину a, построить график функции распределения данной случайной величины. Вычислить математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины.

xi

-2

-1

0

1

2

pi

0,1

0,2

0,2

0,2

a

3. Функция распределения непрерывной случайной величины задана выражением:

0;

x 0

 

0 x 4

F(x) ax3 ;

 

x 4

1;

Найти величину коэффициента a, написать аналитическое выражение и простроить графи плотности распределения вероятностей, найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины. Найти вероятности попадания данной случайной величины в интервалы (0, 2) и (2, 10).

4.Вероятность попадания нормально распределенной случайной величины с математическим ожиданием m 4 в интервал (3; 5) равна 0,6. Найти дисперсии данной случайной величины.

5.Непрерывная случайная величина задана упорядоченной выборкой.

(xi 1;xi )

[4; 6)

[6; 8)

[8; 10)

[10; 12)

[12; 14]

ni

5

20

50

20

5

 

 

 

 

 

 

Построить гистограмму и эмпирическую функцию распределения. Найти выборочное среднее и выборочную дисперсию.

88

Вариант 06 1. Электрическая цепь состоит из пяти элементов, безотказная работа

которых в заданный промежуток времени – независимые события, имеющие вероятности qi 0,9 каждый. Найти вероятность Q безотказной работы цепи за данный промежуток времени.

2. Дискретная случайная величина задана законом распределения

pi (xi ).

Найти величину a, построить график функции распределения данной случайной величины. Вычислить математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины.

xi

0

2

4

6

8

pi

a

0,2

0,4

0,2

0,1

3. Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины задана выражением:

0;

x 2

 

2 x 2

f (x) a;

 

x 2

0;

Найти величину коэффициента a, написать аналитическое выражение и простроить график функции распределения, найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины. Найти вероятности попадания данной случайной величины в интервалы ( 1,1) и (1, 5).

4.Вероятность попадания нормально распределенной случайной величины с математическим ожиданием m 5 в интервал (4; 6) равна 0,8. Найти дисперсии данной случайной величины.

5.Дискретная случайная величина задана выборкой:

1, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 1, 1, 1, 2, 3, 3, 1, 1, 1, 1, 3, 3, 1, 1, 1, 2, 3, 1

89

Построить полигон частот и эмпирическую функцию распределения. Найти выборочное среднее и выборочную дисперсию.

Вариант 07 1. Электрическая цепь состоит из пяти элементов, выход из строя которых в

заданный промежуток времени – независимые события, имеющие вероятности pi 0,1 каждый. Найти вероятность P отказа цепи за данный промежуток времени.

2. Дискретная случайная величина задана законом распределения

pi (xi ).

Найти величину a, построить график функции распределения данной случайной величины. Вычислить математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины.

xi

 

1

3

5

7

9

pi

 

0,1

0,2

0,3

a

0,1

 

3. Функция распределения непрерывной случайной величины задана

выражением:

0;

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 x 2

 

 

 

 

 

F(x) ax;

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

1;

 

 

Найти величину коэффициента a, написать аналитическое выражение и простроить графи плотности распределения вероятностей, найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение данной случайной величины. Найти вероятности попадания данной случайной величины в интервалы (0,1) и (1, 4).

4.Дана нормально распределенная случайная величина с математическим ожиданием m 2 и дисперсией 2 3. Найти вероятность попадания данной случайной величины в интервал (0; 4).

5.Дискретная случайная величина задана выборкой:

90