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

Фед_задачник_итог

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
21.03.2026
Размер:
2.53 Mб
Скачать

6.65.Какова вероятн6сть того, что при бросании двенадцати игральных костей каждая грань выпадет дважды?

6.66.Девяти радиостанциям разрешена работа на 3 волнах: 1, 2 и 3 .

Выбор волны на каждой станции производится случайным образом. Какова вероятность того, что на каждой из волн будет работать точно 3 станции?

7.СЛУЧАЙНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

7.7. Контрольные вопросы

7.7.Что такое случайная величина? Какие случайные величины называются дискретными, а какие – непрерывными?

7.2.Что такое функция распределения СВ? Какие свойства функции распределения вам известны?

7.3.Что такое плотность вероятности СВ? Как связаны между собой функция распределения и плотность вероятности случайной величины? Какие свойства плотности вероятности вам известны?

7.4.Какой вид имеют в общем случае ПВ и ФР непрерывной случайной величины?

7.5.Какой вид имеют в общем случае ПВ и ФР дискретной случайной величины?

7.6.Какой вид имеют в общем случае ПВ и ФР случайной величины смешанного типа (дискретно-непрерывной)?

7.7.Что такое характеристическая функция СВ? Как она связана с плотностью вероятности?

7.8. Перечислите основные свойства характеристической функции.

7.9.Как определяются начальные моменты распределения дискретных и непрерывных СВ?

7.10.Какие начальные моменты чаще всего используются на практике? Что они характеризуют?

7.11.Как определяются центральные моменты распределения дискретных и непрерывных СВ?

-40 -

7.12.Какие центральные моменты чаще всего используются на практике? Что они характеризуют?

7.13.Что такое коэффициент асимметрии? Что он показывает?

7.14.Что такое коэффициент эксцесса? Что он показывает?

7.15.Какова размерность плотности вероятности, функции распределения, математического ожидания, дисперсии, среднеквадратического отклонения, k-го начального момента распределения, k-го центрального момента распределения случайной величины?

7.16.Доказать, что первый центральный момент распределения случайной величины всегда равен нулю.

7.17.Доказать утверждение: M 2 m2 m12 .

7.18.Доказать утверждение: M3 m3 3m1m2 2m13 .

7.19.К случайной величине добавили детерминированную константу a. Как изменились плотность вероятности; функция распределения; характеристическая функция; среднее; дисперсия; среднеквадратичное отклонение?

7.20.Случайную величину умножили на детерминированную константу a. Как изменились плотность вероятности; функция распределения; распределения; характеристическая функция; среднее; дисперсия; среднеквадратичное отклонение?

7.21.Как, зная ФР некоторой случайной величины, определить вероятность попадания этой СВ в заданный интервал?

7.22.Как, зная ПВ некоторой случайной величины, определить вероятность попадания этой СВ в заданный интервал х? Конкретизируйте ответ, если х 0.

7.23.Может ли случайная величина иметь второй начальный момент, равный 10 при математическом ожидании 3,5?

7.24.Может ли существовать случайная величина со вторым начальным моментом, равным 100 и математическим ожиданием, равным 11?

7.25.Для какой величины средний квадрат совпадает с квадратом сред-

него?

-41 -

7.26. Как определяются кумулянты случайных величин? Как они связаны с моментами распределения?

7.27.Как с помощью операции дифференцирования и предельного перехода, используя ХФ или ее натуральный логарифм, получить выражения для моментов и кумулянтов СВ?

7.28.Что такое р-квантиль? Что такое медиана?

7.29.Что называется модой распределения случайной величины? Какие распределения называются унимодальными, какие полимодальными? Привести примеры.

7.30.Как определить плотность вероятности случайной величины Y, связанной со случайной величиной X соотношением Y = f(X), если плотность

вероятности величины X известна, и существует обратная функция X = ( Y)? Как выглядит результат, если обратная функция многозначна, например,

YX 2 ?

7.31.Как определяется совместная функция распределения совокупности случайных величин? Какие ее свойства вам известны?

7.32.Как определяется совместная плотность вероятности совокупности случайных величин? Какие ее свойства вам известны?

7.33.Как определяется ХФ совокупности случайных величин?

7.34.В чем состоит условие согласованности высших и низших ФР и

ПВ?

7.35.Можно ли, зная W (x) и W (x / y) , найти совместную плотность вероятности величин и ?

7.36.В каком случае СВ являются независимыми? Как записываются совместные ФР и ПВ для совокупности независимых СВ? Как записываются ХФ для совокупности двух независимых СВ?

7.37.Чему равно математическое ожидание суммы СВ?

7.38.Чему равно математическое ожидание произведения независимых

СВ?

7.39.Чему равно математическое ожидание линейной комбинации попарно независимых СВ?

-42 -

7.40. Как определяются дисперсии суммы и разности двух независимых

СВ?

7.41. Как определяются дисперсии суммы и разности двух зависимых

СВ?

7.42. Чему равна дисперсия линейной комбинации попарно независимых

СВ?

7.43.Как определяются смешанные центральные моменты распределения для совокупности дискретных и непрерывных СВ?

7.44.Что такое ковариация случайных величин X и Y? Что она показы-

вает?

7.45.Что такое коэффициент корреляции? Какие значения он может принимать? Что означает r = –1; 0; 1?

7.46.Доказать, что независимые СВ некоррелированы.

7.47.Всегда ли независимые случайные величины являются некоррелированными?

7.48.Всегда ли некоррелированные случайные величины являются независимыми?

7.49.Какие случайные величины называются ортогональными?

7.50.Как в общем случае решается задача отыскания ПВ совокупности функционально преобразованных СВ?

7.51.Какие распределения называются устойчивыми? Приведите при-

меры.

7.2.Задачи

7.1.Существует ли ПВ, соответствующая характеристической функции

(v) e jv ? При утвердительном ответе найдите моменты распределения СВ

стакой характеристической функцией.

7.2.Доказать следующие свойства характеристической функции: (v)

непрерывна по v; (0) 1;

 

(v)

 

1; (v) *( v) .

 

 

- 43 -

7.3.Доказать, что характеристическая функция суммы независимых случайных величин равна произведению характеристических функций слагаемых.

7.4.Определить характеристическую функцию (v) случайной величи-

ны , принимающей а) одно единственное значение, равное С; б) с одинаковой вероятностью два равных значения С.

 

 

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 характеристическая функция СВ

7.5. Показать, что если (v) e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

x

2

 

, то ПВ этой случайной величины равна W (x)

 

 

exp

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.6. Определить характеристическую функцию (v)

случайной величи-

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

ны , ПВ которой равна W (x)

 

 

exp

 

x m1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.7.Найти характеристическую функцию (v) случайной величины , имеющей равномерное распределение на отрезке [a, b].

7.8.Найти характеристическую функцию (v) случайной величины , имеющей равномерное распределение на отрезке [ a, a].

7.9.Найти характеристическую функцию (v) случайной величины ,

имеющей показательное распределение W (x) e x , x > 0, > 0.

7.10. Найти характеристическую функцию (v) случайной величины , имеющей «двойное показательное» распределение (распределение Лапласа)

W (x) 0,5e x .

7.11. Найти характеристическую функцию (v) случайной величины ,

имеющей -распределение W (x) x 1 e x , x > 0, > 0, > 0.

7.12. Найти характеристическую функцию (v) случайной величины ,

имеющей распределение W (x) a x , x a . a2

- 44 -

7.13. Найти характеристическую функцию (v) случайной величины ,

имеющей распределение Коши W (x)

 

1

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.14. Найти ПВ случайных величин, имеющих следующие характери-

стические функции: а) cosv ; б) cos2 v ;

в)

 

sin v

; г)

 

1

; д)

1

 

; е)

 

 

 

v

 

v2

1 iv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

v

 

,

 

v

 

1; ж) e

 

v

 

.

3 cos v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.15. Убедиться, что функция (v)

является характеристиче-

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ской функцией некоторой случайной величины. Найти ФР и ПВ, соответствующие этой ХФ, а также m1 и M 2 .

7.16. Показать, что следующие функции не являются характеристиче-

скими: а) e i

 

v

 

; б)

1

 

 

 

 

 

; в) exp v2 arctg v ; г) 1 v2 ,

 

v

 

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 i

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.17. Могут ли следующие функции являться плотностями вероятности

случайных величин: а)

 

 

 

 

a

; б)

a

; в) a exp ax , где a > 0, x (1, )?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

x

 

 

 

 

 

7.18. График

плотности

вероятности W (x)

W (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

непрерывной СВ представлен на рис. 7.1. Найти аналитические выражения плотности вероятности и функции распределения этой СВ.

 

 

 

2

0

 

 

4 х

7.19. Известна функции распределения F (x)

2

 

 

 

 

 

СВ . Найти функцию распределения

F (x) слу-

 

Рис. 7.1

 

чайной величины = .

 

 

 

 

 

 

7.20.

Функция распределения

случайной величины

 

имеет

вид

0,

x 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F (x) x2 , 0 x 1; Определить вид плотности вероятности случайной ве-

1,

x 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

личины . Найти вероятность того, что случайная величина примет значения от 0,1 до 0,8.

- 45 -

7.21. Функция распределения случайной величины имеет вид

0,

x 3;

 

 

 

3

 

 

 

x

 

 

 

F (x)

 

 

, 3

x 5;

Определить вид плотности вероятности случайной

 

2

 

 

 

 

1,

x 5.

 

 

 

 

 

 

 

величины . Найти вероятность того, что случайная величина примет значения от 2 до 4.

7.22. Функция распределения

F (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F (x)

 

 

 

 

некоторой СВ представлена на рис. 7.2.

 

 

 

 

 

Показать, что математическое ожидание

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этой случайной величины m1 геомет-

 

 

 

 

 

рически может быть представлено площа-

 

 

 

 

 

дью фигуры, заштрихованной на рис. 7.2.

 

 

 

 

 

7.23. Пусть F (x)

функция распре-

0

 

 

х

 

 

Рис. 7.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

деления

некоторой

СВ ,

причем

 

 

 

 

 

m 0 ,

D 2 . Доказать,

что при x 0

F (x)

2

, а при

x 0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F (x)

 

x2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.24.

Плотность

вероятности

случайной величины

имеет

вид

W (x) exp ( x ), < x < , где и постоянные величины. Опреде-

лить условия, которым должны удовлетворять и . Записать в аналитическом виде выражение для функции распределения. Построить графики плотности вероятности и функции распределения.

7.25.В круг радиуса R случайным образом поставили точку. Вероятность попадания точки в любую область, расположенную внутри круга, пропорциональна площади этой области. Найти ФР, ПВ, математическое ожидание и дисперсию расстояния от данной точки до центра круга.

7.26.На окружности радиуса R с центром в начале координат случайным образом поставили точку. Полярный угол попадания точки при этом равно-

мерно распределен в интервале [ , ]. Найти ПВ абсциссы этой точки.

- 46 -

Найти вероятность того, что проекция точки на диаметр находится от центра окружности на расстоянии, не превосходящем половину радиуса.

7.27.Случайная величина x удовлетворяет неравенству 1 x 1, причем в интервале от 1 до 1 она распределена равномерно, а каждое из значений 1 и +1 принимает с вероятностью 0,25. Найти и построить функцию распределения и плотность вероятности случайной величины x. Найти вероятность того, что х окажется в интервале от 0,5 до 2.

7.28.Случайная величина распределена по за-

кону Симпсона («закону равнобедренного треугольника») на отрезке [ a, a] (рис. 7.3). Записать выражения для ПВ и ФР; построить график ФР; вычислить моменты распределения m1 , D , M3 ; найти вероятность попадания случайной величины

 

 

a

 

в интервал

 

 

, a .

 

 

 

2

 

W (x)

а 0 а х

Рис. 7.3

7.29. Во сколько раз дисперсия случайной величины, равномерно распределенной на интервале [-a, a], больше дисперсии случайной величины, подчиняющейся закону Симпсона на том же интервале?

W (x)

W (x)

0

а

х

0

а

х

 

а)

 

 

б)

 

 

 

 

Рис. 7.4

 

 

7.30. Cлучайная величина распределена по закону “прямоугольного треугольника” в интервале (0, а). Рассмотреть случаи, показанные на рис. 7.4, а и рис. 7.4, б. Записать аналитические выражения для плотности вероятности и функции распределения СВ . Вычислить ее математическое ожи-

a

 

дание и дисперсию. Найти вероятность попадания в интервал

 

, 2a .

 

 

2

 

- 47 -

7.31. Найти и построить плотность вероятности и функцию распределения, определить начальные и центральные моменты 1-го и 2-го порядков случайной величины, равновероятно принимающей значения от а до b.

7.32. Случайная величина подчинена экспоненциальному закону рас-

пределения с параметром : W (x) e x , х > 0. Построить график ПВ;

найти ФР F (x) и построить ее график; определить вероятность того, что СВ примет значение меньшее, чем ее математическое ожидание.

7.33.Случайная величина подчинена закону Лапласа W (x) ae x ,

>0. Найти коэффициент а; построить графики ПВ и ФР; вычислить моменты распределения m1 , D .

7.34. Показать, что функция вида W (x) Axk exp 2 x2 при х > 0 (А > 0, > 0, k = 1, 2, 3, …) обладает свойствами плотности вероятности. Определить параметры А и , исходя из заданного математического ожидания m1 . Найти дисперсию D .

7.35. Случайное напряжение может принимать два возможных значения U1 и U2, причем U2 > U7. Вероятность того, что примет значение U1, равна 0,7. Записать плотность вероятности и функцию распределения слу-

чайной величины , если известно, что m1 1 B, D 4 B2 .

7.36. Среднее значение и дисперсия равномерно распределенной случайной величины равны соответственно 6 и 12. Найти наибольшее и наименьшее значения этой случайной величины.

7.37. Показать, что функция f(0, t) = 0, f (n, t) e t 1 e t n 1, n = 1,

2, …; t > 0 представляет закон распределения вероятностей дискретной случайной величины , принимающей значения п = 0, 1, 2, … . Найти математическое ожидание и дисперсию этой случайной величины.

7.38. Случайная величина R расстояние от точки попадания до центра мишени распределена по закону Рэлея WR (r) Ar exp h2r 2 , r > 0. Найти коэффициент A; вычислить моду СВ R и ее моменты распределения m1 и

- 48 -

D ; определить вероятность того, что в результате выстрела расстояние от точки попадания до центра мишени окажется меньше, чем мода.

7.39. Какая из числовых характеристик (мода, медиана или математическое ожидание) случайной величины, имеющей плотность вероятности

exp ( 3x), x 0,

 

 

 

3x

 

 

 

 

является наибольшей?

W (x)

 

), x 0,

exp (

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

7.40. Какая из числовых характеристик (мода, медиана или математиче-

ское ожидание)

случайной величины, имеющей плотность вероятности

 

x

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w(x)

2

exp ( 2 2 ), x 0, является наибольшей?

 

 

 

0, x<0,

 

 

 

 

 

7.41. Найти коэффициенты асимметрии и эксцесса для СВ, имеющих

ax exp ( x), x 0, a 0, 0;

a, x 0, 1 , a 0;

ПВ а) W (x)

б) W (x)

0, x 0;

0, x 0, 1 .

7.42. Случайная величина с вероятностью p1 имеет плотность вероятности W1 (x) , а с вероятностью p2 = 1– p1 – плотность вероятности W2 (x) .

Записать выражения для плотности вероятности и функции распределения СВ , найти ее среднее значение и дисперсию.

7.43. Случайные величины и нормально распределены, имеют одинаковые по величине и противоположные по знаку математические ожидания и равные дисперсии. Одна из величин, неизвестно какая (выбор равновероятен), получила значение х. Найти закон распределения х. Построить графики плотности вероятности х при m1 = m1 1, D D 1, а также при m1 = m1 1, D D 0,5 . При каком соотношении между m1 и D распределение унимодально? При каком – бимодально?

7.44. Случайная величина с вероятностью p1 имеет плотность вероятности W1 (x) , а с вероятностью p2 – плотность вероятности W2 (x) , …, с

n

вероятностью pi – плотность вероятности Wi (x) , i = 1, 2, …, n, pi 1.

i 1

Найти плотность вероятности случайной величины .

- 49 -