概率论课本习题答案

2 设在 15 只同类型零件中有 2 只为次品 在其中取 3 次 每次任取 1 只 作不放回抽样 以 X 表示取出的次品个数 求 1 X 的分布律 2 X 的分布函数并作图 3 133 1 1 12 222 P XPXPXPX 解解 3 13 3 15 12 213 3 15 1 13 3 15 0 1 2 C22 0 C35 C C12 1 C35 C1 2 C35 X P X P X P X 故 X 的分布律为 X012 P22 35 12 35 1 35 2 当 x 0 时 F x P X x 0 当 0 x 1 时 F x P X x P X 0 22 35 当 1 x 2 时 F x P X x P X 0 P X 1 34 35 当 x 2 时 F x P X x 1 故 X 的分布函数 0 0 22 01 35 34 12 35 1 2 x x F x x x 3 1122 2235 333434 1 1 0 223535 3312 1 1 1 2235 341 12 2 1 2 10 3535 P XF PXFF PXP XPX PXFFP X 7 有一繁忙的汽车站 每天有大量汽车通过 设每辆车在一天的某时段出事故的概率为 0 0001 在某天的该时段内有 1000 辆汽车通过 问出事故的次数不小于 2 的概率是多少 利用泊松定理 解解 设 X 表示出事故的次数 则 X b 1000 0 0001 2 1 0 1 P XP XP X 0 10 1 1 e0 1 e 8 已知在五重贝努里试验中成功的次数 X 满足 P X 1 P X 2 求概率 P X 4 解解 设在每次试验中成功的概率为 p 则 14223 55 C 1 C 1 pppp 故 1 3 p 所以 44 5 1210 4 C 33243 P X 9 设事件 A 在每一次试验中发生的概率为 0 3 当 A 发生不少于 3 次时 指示灯发出信号 1 进行了 5 次独立试验 试求指示灯发出信号的概率 2 进行了 7 次独立试验 试求指示灯发出信号的概率 解解 1 设 X 表示 5 次独立试验中 A 发生的次数 则 X 6 5 0 3 5 5 5 3 3 C 0 3 0 7 0 16308 kkk k P X 2 令 Y 表示 7 次独立试验中 A 发生的次数 则 Y b 7 0 3 7 7 7 3 3 C 0 3 0 7 0 35293 kkk k P Y 10 某公安局在长度为 t 的时间间隔内收到的紧急呼救的次数 X 服从参数为 1 2 t 的泊松 分布 而与时间间隔起点无关 时间以小时计 1 求某一天中午 12 时至下午 3 时没收到呼救的概率 2 求某一天中午 12 时至下午 5 时至少收到 1 次呼救的概率 解解 1 2 3 2 0 eP X 5 2 1 1 0 1 eP XP X 12 某教科书出版了 2000 册 因装订等原因造成错误的概率为 0 001 试求在这 2000 册书 中恰有 5 册错误的概率 解解 令 X 为 2000 册书中错误的册数 则 X b 2000 0 001 利用泊松近似计算 2000 0 0012np 得 25 e 2 5 0 0018 5 P X 14 有 2500 名同一年龄和同社会阶层的人参加了保险公司的人寿保险 在一年中每个人死亡 的概率为 0 002 每个参加保险的人在 1 月 1 日须交 12 元保险费 而在死亡时家属可 从保险公司领取 2000 元赔偿金 求 1 保险公司亏本的概率 2 保险公司获利分别不少于 10000 元 20000 元的概率 解解 以 年 为单位来考虑 1 在 1 月 1 日 保险公司总收入为 2500 12 30000 元 设 1 年中死亡人数为 X 则 X b 2500 0 002 则所求概率为 200030000 15 1 14 PXP XP X 由于 n 很大 p 很小 np 5 故用泊松近似 有 5 14 0 e 5 15 10 000069 k k P X k 2 P 保险公司获利不少于 10000 30000200010000 10 PXP X 5 10 0 e 5 0 986305 k k k 即保险公司获利不少于 10000 元的概率在 98 以上 P 保险公司获利不少于 20000 30000200020000 5 PXP X 5 5 0 e 5 0 615961 k k k 即保险公司获利不少于 20000 元的概率约为 62 16 设某种仪器内装有三只同样的电子管 电子管使用寿命 X 的密度函数为 f x 100 0 100 100 2 x x x 求 1 在开始 150 小时内没有电子管损坏的概率 2 在这段时间内有一只电子管损坏的概率 3 F x 解解 1 150 2 100 1001 150 d 3 P Xx x 33 1 28 150 327 pP X 2 12 23 1 24 C 3 39 p 3 当 x 100 时 F x 0 当 x 100 时 d x F xf tt 100 100 d d x f ttf tt 2 100 100100 d1 x t tx 故 100 1 100 0 0 x F xx x 18 设随机变量 X 在 2 5 上服从均匀分布 现对 X 进行三次独立观测 求至少有两次的观测 值大于 3 的概率 解解 X U 2 5 即 1 25 3 0 x f x 其他 5 3 12 3 d 33 P Xx 故所求概率为 2233 33 21220 C C 33327 p 19 设顾客在某银行的窗口等待服务的时间 X 以分钟计 服从指数分布 某顾客在窗 1 5 E 口等待服务 若超过 10 分钟他就离开 他一个月要到银行 5 次 以 Y 表示一个月内他 未等到服务而离开窗口的次数 试写出 Y 的分布律 并求 P Y 1 解解 依题意知 即其密度函数为 1 5 XE 5 1 e 0 5 0 x x f x x0 该顾客未等到服务而离开的概率为 2 5 10 1 10 ede 5 x P Xx 即其分布律为 2 5 e Yb 22 5 5 2 5 C e 1 e 0 1 2 3 4 5 1 1 0 1 1 e 0 5167 kkk P Ykk P YP Y 20 某人乘汽车去火车站乘火车 有两条路可走 第一条路程较短但交通拥挤 所需时间 X 服 从 N 40 102 第二条路程较长 但阻塞少 所需时间 X 服从 N 50 42 1 若动身时离火车开车只有 1 小时 问应走哪条路能乘上火车的把握大些 2 又若离火车开车时间只有 45 分钟 问应走哪条路赶上火车把握大些 解解 1 若走第一条路 X N 40 102 则 406040 60 2 0 97727 1010 x P XP 若走第二条路 X N 50 42 则 506050 60 2 5 0 9938 44 X P XP 故走第二条路乘上火车的把握大些 2 若 X N 40 102 则 404540 45 0 5 0 6915 1010 X P XP 若 X N 50 42 则 504550 45 1 25 44 X P XP 1 1 25 0 1056 故走第一条路乘上火车的把握大些 21 设 X N 3 22 1 求 P 2 X 5 P 4 X 10 P X 2 P X 3 2 确定 c 使 P X c P X c 解解 1 23353 25 222 X PXP 11 1 1 1 22 0 8413 1 0 69150 5328 433103 410 222 X PXP 77 0 9996 22 2 2 2 PXP XP X 323323 2222 1515 11 2222 0 6915 1 0 99380 6977 XX PP 33 3 3 1 0 0 5 22 X P XP 2 c 3 22 由某机器生产的螺栓长度 cm X N 10 05 0 062 规定长度在 10 05 0 12 内为合格 品 求一螺栓为不合格品的概率 解解 10 050 12 10 05 0 12 0 060 06 X PXP 1 2 2 2 1 2 0 0456 28 设随机变量 X 的分布律为 X 2 1 0 1 3 Pk1 5 1 6 1 5 1 15 11 30 求 Y X2的分布律 解解 Y 可取的值为 0 1 4 9 1 0 0 5 117 1 1 1 61530 1 4 2 5 11 9 3 30 P YP X P YP XP X P YP X P YP X 故 Y 的分布律为 Y0 1 4 9 Pk1 5 7 30 1 5 11 30 49 设随机变量 X 在区间 1 2 上服从均匀分布 试求随机变量 Y e2X的概率密度 fY y 解解 1 12 0 X x fx 其他 因为 P 1 X 2 1 故 P e2 Y e4 1 当 y e2时 FY y P Y y 0 当 e2 y e4时 2 e X Y FyP YyPy 1 1ln 2 PXy 1ln 2 1 1 dln1 2 y xy 当 y e4时 1 Y FyP Yy 即 2 24 4 0 e 1 ln1 ee 2 1 e Y y Fyyy y 故 24 1 ee 2 0 Y y yfy 其他 8 设二维随机变量 X Y 的概率密度为 f x y 4 8 2 01 0 0 yxxyx 其他 求边缘概率密度 解解 d X fxf x yy x 2 0 4 8 2 d2 4 2 01 0 0 yxyxxx 其他 d Y fyf x yx 1 2 y 4 8 2 d2 4 34 01 0 0 yxxyyyy 其他 题 8 图 题 9 图 9 设二维随机变量 X Y 的概率密度为 f x y 0 0 他他 eyx y 求边缘概率密度 解解 d X fxf x yy e de 0 0 0 yx x yx 其他 d Y fyf x yx 0 e de 0 0 0 y yx xyy 其他 题 10 图 10 设二维随机变量 X Y 的概率密度为 f x y 0 1 22 他他 yxycx 1 试确定常数 c 2 求边缘概率密度 解解 1 d d d d D f x yx yf x yx y 如图 2 11 2 1 4 dd1 21 x xcx y yc 得 21 4 c 2 d X fxf x yy 2 1 242 2121 1 11 d 84 0 0 x xxxx y y 其他 d Y fyf x yx 5 2 2 217 d 01 42 0 0 y y x y xyy 其他 13 设二维随机变量 X Y 的联合分布律为 2 5 8 0 4 0 8 0 15 0 30 0 35 0 05 0 12 0 03 1 求关于 X 和关于 Y 的边缘分布 2 X 与 Y 是否相互独立 解解 1 X 和 Y 的边缘分布如下表 258P Y yi 0 40 150 300 350 8 0 80 050 120 030 2 i P Xx 0 20 420 38 2 因 2 0 4 0 2 0 8P XP Y A0 160 15 2 0 4 P XY 故 X 与 Y 不独立 22 设随机变量 X 和 Y 相互独立 下表列出了二维随机变量 X Y 联合分布律及关于 X 和 Y 的边缘分布律中的部分数值 试将其余数值填入表中的空白处 y1 y2 y3P X xi pi x1 x2 1 8 1 8 P Y yj pj1 61 解 因 2 1 jjij i P YyPP Xx Yy 故 11121 P YyP Xx YyP Xx Yy 从而 11 111 6824 P Xx Yy 而 X 与 Y 独立 故 ijii P XxP YyP Xx Yy A 从而 111 11 624 P XxP Xx Yy 即 1 111 24 64 P Xx 又 1111213 P XxP Xx YyP Xx YyP Xx Yy 即 1 3 111 4248 P Xx Yy X Y X Y Y X 从而 13 1 12 P Xx Yy 同理 2 1 2 P Yy 22 3 8 P Xx Yy 又 故 3 1 1 j j P Yy 3 111 1 623 P Yy 同理 2 3 4 P Xx 从而 23313 111 3124 P Xx YyP YyP Xx Yy 故 1 y 2 y 3 y ii P XxP 1 x 1 24 1 8 1 12 1 4 2 x 1 8 3 8 1 4 3 4 jj P Yyp 1 6 1 2 1 3 1 1 设随机变量 X 的分布律为 X 1 0 1 2 P1 8 1 2 1 8 1 4 求 E X E X2 E 2X 3 解解 1 11111 1 012 82842 E X 2 22222 11115 1 012 82844 E X 3 1 23 2 3234 2 EXE X 5 设随机变量 X 的概率密度为 Y X f x 0 21 2 10 他他 xx xx 求 E X D X 解解 12 2 01 dd 2 dE Xxf xxxxxxx 2 1 3 32 0 1 1 1 33 x xx 12 2232 01 7 dd 2 d 6 E Xx f xxxxxxx 故 22 1 6 D XE XE X 6 设随机变量 X Y Z 相互独立 且 E X 5 E Y 11 E Z 8 求下列随机变量的 数学期望 1 U 2X 3Y 1 2 V YZ 4X 解解 1 231 2 3 1E UEXYE XE Y 2 53 11 144 2 4 4 E VE YZXE YZE X 4 Y ZE YE ZE X A因独立 11 84 568 7 设随机变量 X Y 相互独立 且 E X E Y 3 D X 12 D Y 16 求 E 3X 2Y D 2X 3Y 解解 1 32 3 2 3 32 33 EXYE XE Y 2 22 23 2 3 4 129 16192 DXYD XDY 9 设 X Y 是相互独立的随机变量 其概率密度分别为 fX x fY y 0 10 2 他他 xx 5 e 5 0 y y 其他 求 E XY 解解 方法一 先求 X 与 Y 的均值 1 0 2 2 d 3 E Xxx x A 5 5 500 ed5e de d5 1 6 z y yzz E Yyyzzz 令 由 X 与 Y 的独立性 得 2 64 3 E XYE XE Y A 方法二 利用随机变量函数的均值公式 因 X 与 Y 独立 故联合密度为 5 2 e 01 5 0 y XY xxy f x yfxfy A 其他 于是 11 5 2 5 5005 2 2 ed d2ded64 3 yy E XYxyxx yxxyy AA 34 设随机变量 X 和 Y 的联合概率分布为 1 0 1 0 1 0 07 0 18 0 15 0 08 0 32 0 20 试求 X 和 Y 的相关系数 解解 由已知知 E X 0 6 E Y 0 2 而 XY 的概率分布为 YX 101 P0 080 720 2 所以 E XY 0 08 0 2 0 12 Cov X Y E XY E X E Y 0 12 0 6 0 2 0 从而 0 XY 1 一颗骰子连续掷 4 次 点数总和记为 X 估计 P 10 X 18 解 设表每次掷的点数 则 i X 4 1 i i XX 2222222 1111117 12345