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

Kursovik_Terver_25

.pdf
Скачиваний:
50
Добавлен:
01.06.2017
Размер:
341.95 Кб
Скачать

M (Y ) =

1

, D(Y ) =

q

, отсюда

 

p2

 

 

p

 

 

M (Y ) =

1

 

≈ 1,33

 

 

 

 

 

 

0,75

 

 

 

 

 

D(Y ) =

0, 25

≈ 0, 44

 

2

 

 

0,75

 

 

 

 

Ответ: а)P(X > 3) = 0,0039, б)P(4 ≤ X ≤ 6) = 0,0038, M (Y ) = 1,34, D(Y ) = 0, 44

Задача 11.К киоску в среднем подходятα=25 покупателя в час. Считая поток покупателей простейшим, найти вероятность того, что за 2 часа к киоску подойдет: а) менее 2 покупателей; б) хотя бы 1 покупатель. Найти м.о. и с.к.о. числа покупателей за 1 час.

λ = 25 − интенсивность потока (среднее количество покупателей в час)

X - случайная величина числа покупателей за 2 часа

Y - случайная величина числа покупателей за 1 час Найти : а)P( X < 2), б)P( X ³ 1), M (Y ), σ (Y )

Решение

Поскольку поток покупателей является простейшим, то случайная величина X имеет распределение Пуассона. Параметр распределения Пуассона:

a = λ × Dt = 25 × 2 = 50 . Теперь, используя формулу Пуассона, найдем искомые

вероятности: P( X < 2) = P(X = 0) + P(X =1) ;

P( X ³1) =1- P( X = 0) .

По формуле Пуассона: P( X = m) =

am

×ea .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m!

 

Тогда P( X = 0) =

a0

×ea = e−50 ;

P( X = 1) =

a1

×ea = 50e−50

 

 

 

0!

 

1!

 

Теперь

P( X < 2) = e−50 + 50e−50 =

51

» 9, 94 ×10−21; P( X ³ 1) = 1 - e−50 » 1

 

 

 

 

 

 

 

e50

 

Для случайной величины Yпараметр распределения будет равен

a* = λ × Dt* = 25 ×1 = 25. Используем формулы для числовых характеристик распределения Пуассона:

M (Y ) = a* = 25; D(Y ) = a* = 25; σ (Y ) = 25 = 5

Ответ: а)P( X < 2) =

51

,

б)P( X ³ 1) = 1 -

1

, M (Y ) = 25, σ (Y ) = 5

e50

e50

 

 

 

 

Задача 12.Вероятность появления бракованного изделия при массовом производстве равна 0,002. Определить вероятность того, что в партии из 800+10α=1050 изделий окажется не более двух бракованных.

p = 0, 002 n = 1050

X случайная величина числа бракованных изделий Найти : P( X ≤ 2)

Решение

Число изделии в партии велико, а вероятность бракованного изделия очень мала, рассматриваемые события (i-ое изделие оказалось бракованным) независимы, поэтому имеет место формула Пуассона:

P( X = m) = am ×ea , где a = np, отсюда m!

a = 1050 ×0, 002 = 2,1

P( X £ 2) = P( X = 0) + P( X = 1) + P( X = 2) = a0 ×ea + a1 ×ea + a2 ×ea =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0!

1!

2!

 

1

 

 

a2

 

 

1

 

 

2,12

 

 

 

=

 

 

× 1

+ a +

 

 

=

 

 

 

× 1

+ 2,1+

 

 

» 0, 65

 

 

e

a

2

 

e

2,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Ответ: P( X £ 2)

= 0, 65

 

 

 

 

 

 

Задача 13.При измерении большого земельного участка его длина округляется до ближайшего целого числа метров. Какова вероятность того, что возникающая при этом ошибка а) не превыситα+10=35 см; б) будет лежать в пределах отα+5=30 см до 60 см. Найти м.о. и с.к.о. ошибки округления.

X R[0;50]

X случайная величина ошибки округления Найти : a)P (0 ≤ X ≤ 35),

б)P (30 ≤ X ≤ 60), M ( X ), σ ( X )

Решение

Случайная величина Xимеет равномерное распределение с функцией распределения:

 

0,

x < a

 

0,

x < 0

 

 

 

 

 

x

 

x - a

 

 

 

F (x) =

 

, a £ x £ b Û F (x) =

 

, 0 £ x £ 50

 

 

b - a

x > b

 

50

 

x > 50

 

1,

 

1,

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

P (0 £ X £ 35) = F (35) - F (0) = 35 - 0 = 0, 7 50

P (30 £ X £ 60) = F (60) - F (30) = 1- 30 = 0, 4

50

Математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение найдем из формул:

 

a +b

 

 

 

 

 

 

 

 

(b a)2

M ( X ) =

σ( X ) =

D( X ) =

 

 

,

 

 

2

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M ( X ) =

0 + 50

= 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(50 −0)2

 

 

 

 

 

 

 

 

σ ( X ) =

 

=

25

3

 

 

 

 

12

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: а)P (0 ≤ X ≤ 35) = 0, 7,

б)P (30 ≤ X ≤ 60) = 0, 4, M ( X ) = 25, σ ( X ) = 253 3

Задача 14.К киоску покупатели подходят в среднем через каждыеα=25 минут. Киоск начинает работу в 9 часов утра. Считая поток покупателей простейшим, найти вероятность того, что между 3 и 4 покупателем (от начала рабочего дня) пройдет: а) не менееα+2=27минут; б) отα+1=26доα+3=28 минут. Найти м.о. и дисперсию времени от 10 часов утра до первого после этого времени покупателя.

λ = 1 25

Найти : a)P (T ³ 27), б)P (26 £ T £ 28), M (T ), σ (T )

Решение

Выберем за единицу времени 1 минуту, тогда интенсивность пуассоновского потока покупателейλ = 1/25 чел/мин.

а) Вероятность P(T ³ t) того, что промежуток времени Т между двумя любыми соседними событиями в простейшем потоке будет не меньше t определяется по формуле:

P (T ³ t ) = e-λt , t ³ 0

В нашем случае t = 27 мин:

( ) - 1 ×27

P T ³ 27 = e 25 » 0,340, t ³ 0

б) Вероятность того, что промежуток времени между двумя соседними событиями в потоке не меньше a и не большеbопределим по формуле:

P (a £ Т £ b) = e-λa - e-λb , т.е.

P (26 £ Т £ 28) = e-

1

×26

- e-

1

×28 » 0,027

25

25

Теперь найдем математическое ожидание: до 10 часов в среднем придут 3покупателя с промежутком в 25 мин (в 9.00,9.25, 9.50), следующий покупательпридёт уже после 10 часов, т.е. в 10.15 часов. Следовательно, τ = 15 мин. Тогда математическое ожидание находим по формуле:

M (Т ) = λτ =

1

×15 =

3

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

5

 

 

 

 

 

 

 

Дисперсия : D (Т ) = λτ =

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

Ответ: а)P (T ³ 26) » 0,340, б)P (25 £ Т £ 27) » 0, 027, M (T ) =

3

,

D (T ) =

3

 

 

 

 

5

 

5

Задача 15.Случайная величина имеет нормальное распределение с математическим ожиданием 2α = 50 и средним квадратическим отклонением α = 25 . Найти вероятность того, что ее значение а) будет отрицательным;б) будет лежать в пределах от -1 до 3;в) будет отличаться от среднего не более чем на 2.

X N (a,σ )

M ( X ) = a = 50 σ = 25

Найти :

а) P( X < 0)

б) P(−1 ≤ X ≤ 3)

в) P( X a ≤ 2)

Решение

а) Вероятность попадания нормально распределенной случайной величины в заданный интервал (α;β)определяется формулой:

P(α < X < β) = Ф

β − a

Ф

α − a

 

, где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

σ

0

σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

x

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф (x) =

 

 

0

e 2 dz

функция Лапласа, значения которой находим

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по соответствующей таблице. Тогда

 

P( X < 0) = P(−∞ < X < 0) = Ф

0 −50

 

+ 0,5 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −Ф0 (2)+ 0,5 = −0, 4773 + 0,5 = 0,0227

б) Отметим свойства непрерывных случайных величин:

P(α < X < β) = P(α ≤ X ≤ β) = P(α < X ≤ β) = P(α ≤ X < β), следовательно

P(−1 ≤ X ≤ 3)

= Ф

 

3

−50

Ф

 

−1

−50

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

25

 

 

25

 

Ф0 (−1,88)Ф0 (−2,04) = −0, 4699 + 0, 4793 = 0,0094

в) Вероятность попадания нормально распределенной случайной величины в

интервал(a-ε; a+ε), симметричный относительно центра рассеянияa, найдем по формуле:

P(

 

X - a

 

< ε) = 2Ф

 

ε

,

следовательно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σ

 

P(

 

X - a

 

£ 2) = 2Ф

 

2

» 2 × 0,0319 = 0,0638

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

Ответ: а) P( X < 0) = 0,0227, б) P(-1 £ X £ 3) = 0,0094, в) P( X - a £ 2) = 0,0638

Задача 16.В результате измерения массы большого числа яблок некоторого сорта установлено, что масса одного яблока лежит в пределах от α +100 =125 до 10α + 200 = 450 граммов. Считая, что масса яблока – случайная величина, имеющая нормальное распределение, и используя правило «трех сигм», найти

математическое ожидание и с.к.о. массы яблока. Найти вероятность того, что масса случайно выбранного яблока больше α + 200 = 225 граммов.

X N (a,σ )

P(125 £ X £ 450) » 0,9973

Найти :

M ( X ) = a, σ, P( X > 225)

Решение

Запишем правило «трёх сигм»:

P( X a < 3σ) = P(−3σ + a < X < 3σ + a) ≈ 0,9973

По свойству непрервных случайных величин имеем

P(125 ≤ X ≤ 450) = P(125 < X < 450) ≈ 0,9973

Найдем неизвестные параметры, решив систему уравнений:

-+ a = 125

 

2a = 575

 

a = 287,5

 

 

 

 

 

325

 

 

Û

 

(450 - a) Û

 

 

+ a = 450

σ =

 

σ =

 

» 54,17

3

6

 

 

 

 

 

 

Найдем неизвестную вероятность, для чеговоспользуемся формулой вероятности попадания нормально распределенной случайной величины в заданный интервал:

P< X < β) = Ф

β - a

 

- Ф α - a

,

откуда

 

 

 

 

 

0 σ

 

0 σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P( X > 225) = P(225 < X < +¥) = 0,5 - Ф0

 

225 - 287,5

 

»

 

 

 

 

 

325

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

» 0,5 + Ф0 (1,1538) = 0,5 + 0,3757 = 0,8757

Ответ: M ( X ) = a = 287,5, σ = 325 , P( X > 225) = 0,8757 6

Задача 17. Проведена серия из 15 экспериментов со случайной величиной X. По результатам наблюдений получена выборка значений этой случайной величины. Для α=25 эта выборка имеет вид:

30

;

28

;

29

;

27

;

27 ;

29 ;

29 ;

30 ;

27 ;

31 ;

28

;

29

;

26

;

28

;

29 .

 

 

 

 

 

По данной выборке требуется:

1)построить дискретный вариационный ряд

2)определить численное значение моды Mo и медианы Me

3)построить ряд распределения частот

4)построить выборочную функцию распределения и ее график

5)найти несмещенную оценку генеральной средней

6)найти смещенную и несмещенную оценки генеральной дисперсии и соответствующие оценки среднего квадратичного отклонения

Решение

1)Построим дискретный вариационный ряд. Для этого проранжируем (упорядочим в порядке возрастания) значения случайной величины X

26

;

27

;

27

;

27

;

28 ;

28 ; 28 ; 29 ; 29 ; 29 ;

29

;

29

;

30

;

30

;

31 .

 

2)

Определим численное значение моды Mo и медианы Me:

Мода –

наиболее часто встречающееся значение признака.

Mo=29, т.к. это значение встречается здесь чаще всего, а именно 5 раз.

Медиана – возможное значение признака, которое делит ранжированную совокупность (вариационный ряд выборки) на две равные части.

Ряд содержит нечетное число значений признака, поэтому медиана определятся по ее номеру:

N

 

=

n + 1

, где n

– общее число членов ряда. Отсюда N

 

=

15 + 1

= 8,

Me

 

Me

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

Me = 29 , т.к. номеру 8 соответствует значение случайной величины, равное 29.

3)Построим ряд распределения частот.

Ряд распределения частот – таблица. В ее верхней строке - значение признака xi (варианта), в нижней строке частота варианты mi .

xi

26

27

28

29

30

31

 

 

 

 

 

 

 

mi

1

3

3

5

2

1

 

 

 

 

 

 

 

4) По

ряду

распределения

частот

построим выборочную функцию

 

 

 

 

ˆ

 

mx

 

распределения и ее график:

F (x) =

n

, где mx – число вариант меньших х,n-

объем выборки. Объем выборки:

n = 1+ 3 + 3 + 5 + 2 +1 = 15 .

Найдем искомую выборочную функцию распределения:

 

0,

при

x ≤ 26

 

 

 

 

 

1 / 15, при 26 < x ≤ 27

 

 

 

 

 

 

 

при 27 < x ≤ 28

 

 

 

 

4 / 15,

 

 

 

ˆ

 

 

при 28 < x ≤ 29

 

 

 

F (x) = 7 / 15,

 

 

 

 

12 / 15,

при 29 < x ≤ 30

 

 

 

 

 

 

при 30 < x ≤ 31

 

 

 

 

14 / 15,

 

 

 

 

1,

при

x > 31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График выборочной функции распределения:

5) Найдем несмещенную оценку генеральной средней.

Несмещённой оценкой генеральной средней является выборочная средняя, определяемая по формуле

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

xi mi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i =1

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

x

где xi

- индивидуальное значение признака (варианта).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составим расчетную таблицу (с помощью программы MSExcel)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ п/п

 

 

x

 

m

x m

 

(x

 

)2 m

 

 

 

x

i

 

 

 

 

 

 

i

 

i

i i

 

i

1

 

 

 

 

26

 

1

26

 

6,0844

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

27

 

3

81

6,4533

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

28

 

3

84

0,6533

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

29

 

5

145

1,4222

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

30

 

2

60

4,7022

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

31

 

1

31

6,4178

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

15

427

25,7333

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi mi

 

 

427

 

 

 

 

 

 

=

i =1

=

» 28, 47

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

n15

6)Найдем смещенную и несмещенную оценки генеральной дисперсии и соответствующие оценки среднего квадратичного отклонения. Смещенной и несмещенной оценками генеральной дисперсии служат соответственно выборочная дисперсия и исправленная выборочная дисперсия. Воспользуемся данными расчетной таблицы.

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(xi -

 

)2 mi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D =

i =1

 

 

 

 

=

25, 7333

» 1, 7156

- смещенная (выборочная) дисперсия, тогда

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соответствующее среднеквадратическое отклонение σ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D =

 

 

 

» 1, 3098

 

1, 7156

S 2 =

n

 

D =

 

15

×1, 7156 » 1,8381 -

несмещенная (исправленная выборочная)

n -1

 

 

 

 

 

15 -1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дисперсия, тогда среднеквадратическое отклонение S =

S 2 =

 

» 1, 3558

1,8381

Задача 18. Проведена серия из30 экспериментов со случайной величиной X. По результатам наблюдений получена выборка значений этой случайной величины. Для α=25 эта выборка имеет вид:

25

;

30

;

26,5

;

31

;

27,5

;

25

;

28

;

29

;

25,5

;

27

;

29

;

28

;

25,5

;

30,5

;

29,5

;

28

;

28

;

25

;

28,5

;

28

;

26,5

;

31

;

26

;

29

;

30

;

27

;

28

;

25

;

28

;

27,5 .

По данной выборке требуется:

1)построить интервальный вариационный ряд, определив количество групп по формуле Стерджесса;

2)определить численное значение моды Mo и медианы Me ;

3)дать графическое изображение ряда в виде гистограммы частот, полигона и кумуляты;

4)построить выборочную функцию распределения;

5)найти несмещенную оценку генеральной средней;

6)найти смещенную и несмещенную оценки генеральной дисперсии (т.е. выборочную дисперсию и исправленную выборочную дисперсию) и соответствующие оценки среднего квадратичного отклонения.

Решение

1)Для построения интервального вариационного ряда, проранжируем значения случайной величины Х

25

;

25

;

25

;

25

;

25,5

;

25,5

;

26

;

26,5

;

26,5

;

27

;

27

;

27,5

;

27,5

;

28

;

28

;

28

;

28

;

28

;

28

;

28

;

28,5

;

29

;

29

;

29

;

29,5

;

30

;

30

;

30,5

;

31

;

31 .

Определим размах вариации (т.е. разность между максимальным и минимальным значениями признака):

R = xmax xmin = 31− 25 = 6

Количество групп (интервалов) по формуле Стерджесса:

m ≈1+ 3,322lg n =1+3,322lg30 ≈ 5,91,

гдеn – общее число единиц совокупности.

Принимаем m=6 (округляется всегда в большую сторону).

Теперь найдем величину интервала:

h = R = 6 = 1 m 6

Получаем интервальный вариационный ряд

 

Интервалы

 

 

№ интервала

случайной

Частота,mi

Накопленные частоты,Si

 

величины(xi-xi+1)

 

 

1

25-26

6

6

 

 

 

 

2

26-27

3

9

 

 

 

 

3

27-28

4

13

 

 

 

 

4

28-29

8

21

 

 

 

 

5

29-30

4

25

 

 

 

 

6

30-31

5

30

 

 

 

 

-

30

-

 

 

 

 

2) На основании интервального рядапостроим вспомогательную таблицу

 

Интервалы

 

Относите

 

Плотность

 

 

 

Плотность

относитель

 

случайной

Частота,

льная

Накопленные

интервала

величины(

mi

частотаPi

частотыmi/

ной

частоты,Si

частотыPi/

 

i

i+1

)

 

=mi/n

h

 

 

x -x

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

25-26

 

6

6/30

6

6/30

6

 

 

 

 

 

 

 

 

2

26-27

 

3

3/30

3

3/30

9

 

 

 

 

 

 

 

 

3

27-28

 

4

4/30

4

4/30

13

 

 

 

 

 

 

 

 

4

28-29

 

8

8/30

8

8/30

21

 

 

 

 

 

 

 

 

5

29-30

 

4

4/30

4

4/30

25

 

 

 

 

 

 

 

 

6

30-31

 

5

5/30

5

5/30

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

30

1

30

1

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим значения моды и медианы Наибольшая частота, равная 8, соответствует интервалу 28-29, т.е. мода должна

находиться в этом интервале и ее величину определим по формуле:

Mo = xMo

+ h ×

 

PMo PMo−1

,

где

(PMo

- PMo−1 ) + (PMo - PMo+1 )

 

 

 

 

 

 

xMo = 28 –

нижняя граница модального интервала;

h =1 – длина частичного интервала;

 

 

P =

8

 

– относительная частота модального интервала;

 

Mo

30

 

 

 

 

 

 

 

 

P(Mo1) = 4 – относительная частота интервала, предшествующего модальному;

30

P(Mo+1) = 4 – относительная частота интервала, следующего за модальным.

30

 

 

 

 

 

8

-

4

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

Mo = 28 +1×

 

 

30

 

 

 

 

= 28, 5

(

8

-

4

) + (

8

-

4

)

 

 

 

 

30

30

 

30

30

 

 

Место медианы

Соседние файлы в предмете Теория вероятностей и математическая статистика