概率论与数理统计第二章答案

1、第二章随机变量及其分布1、解：设公司赔付金额为X,则X的可能值为；投保一年内因意外死亡：20万，概率为0.0002投保一年内因其他原因死亡：5万，概率为0.0010投保一年内没有死亡：0,概率为1-0.0002-0.0010=0.9988所以X的分布律为：2、一袋中有5只乒乓球，编号为1、取出的三只球中的最大号码，写出随机变量解：X可以取值3,4,5,分布律为2、3、4、5,在其中同时取三只，以X表示X的分布律P(X_21Cf=3)=P(一球为3号,两球为1,2号)二一32C53110P(X=4)=P(一球为4号，再在1,2,3中任取两球)=1C3P(X=5)=P(一球为5号，再在1,2,3,

2、4中任取两球)=C31C：310C5-100250P.000200.00100.9988也可列为下表X:P:3、3,4,52_6_10,70,70设在15只同类型零件中有2只是次品，在其中取三次,每次任取一只，作不放回抽样，以X表示取出次品的只数，解：任取三只，其中新含次品个数(1)求X的分布律，(2)画出分布律的图形。X可能为0,1,2个。c3P(X=0)C1352235P(X=1)=C2C23CP(X=2)=CA3C；3Cfs1235135再列为下表X:P:0,1,221235,3521354、进行重复独立实验,设每次成功的概率为p,失败的概率为q=1-p(0<p<1)(1)将

3、实验进行到出现一次成功为止，以X表示所需的试验次数，求X的分布律。(此时称X服从以p为参数的几何分布。)(2)将实验进行到出现r次成功为止，以Y表示所需的试验次数，求Y的分布律。(此时称Y服从以r,p为参数的巴斯卡分布。)(3) 一篮球运动员的投篮命中率为45%,以X表示他首次投中时累计已投篮的次数，写出X的分布律，并计算X取偶数的概率。解：(1)P(X=k)=qk1pk=1,2,(2) Y=r+n=最后一次实验前r+n1次有n次失败，且最后一次成功P(Y=r+n)=C：由,qnpp=Crn由,qnpr,n=0,1,2，其中q=1-p,或记r+n=k,则PY=k=C：jp,(1-p)k_r,k

4、=r,r+1,(3) P(X=k)=(0.55)k10.45k=1,2P(X取偶数)=£P(X=2k)=£(0.55)2k,0.45,1k4k4315、 一房间有3扇同样大小的窗子，其中只有一扇是打开的。有一只鸟自开着的窗子飞入了房间，它只能从开着的窗子飞出去。鸟在房子里飞来飞去，试图飞出房间。假定鸟是没有记忆的，鸟飞向各扇窗子是随机的。(1) 以X表示鸟为了飞出房间试飞的次数，求X的分布律。(2) 户主声称，他养的一只鸟，是有记忆的，它飞向任一窗子的尝试不多于一次。以Y表示这只聪明的鸟为了飞出房间试飞的次数，如户主所说是确实的，试求Y的分布(3) 求试飞次数X小于Y的概率

5、；求试飞次数Y小于X的概率。解：(1)X的可能取值为1,2,3,n,PX=n=P前n1次飞向了另2扇窗子，第n次飞了出去=仔广1'n=1,2，,(4) Y的可能取值为1,2,3PY=1=P第1次飞了出去=PY=2=P第1次飞向另2扇窗子中的一扇，第2次飞了出去211=二一323PY=3=P第1,2次飞向了另2扇窗子，第3次飞了出去_2!_1-3!一33全概率公式并注意到IPX<Y|Y=1=0)注意至X,Y虫立即PX:Y|Y=k=PX二k(5) PX:Yv>,PY=kPX二Y|Y=kk13=PY=kPX:Y|Y=kk23PY=kPX二kk2.=1父1十工"1+2d=

6、8/3331333,273同上，PX二Y="PY"kPX=Y|Y二kk1311121419八PY=kPX=k=，-1=19333932781k4故PY:二X=1-PX:Y-PX=Y)=38816、一大楼装有5个同类型的供水设备，调查表明在任一时刻t每个设备使用的概率为0.1,问在同一时刻(1)恰有2个设备被使用的概率是多少？P(X=2)=C；p2q52=C；(0.1)2(0.9)3=0.0729(2)至少有3个设备被使用的概率是多少？_332_44_55P(X_3)=C5(0.1)(0.9)C5(0.1)(0.9)C5(0.1)=0.00856(3)至多有3个设备被使用的概

7、率是多少？0514223P(X三3)七(0.9)5c50.1(0.9)4C；(0.1)2(0.9)3_3_3_2C53(0.1)3(0.9)2=0.99954(4)至少有一个设备被使用的概率是多少？P(X-1)=1-P(X=0)=1-0.59049=0.409517、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，求指示灯发出信号的概率。(2)进行了7次独立试验，求指示灯发出信号的概率解：设X为A发生的次数。则X|_B(0.3,n)in=5,78: “指示等发出信号“5 PB)=PiX_3.；="C；0.3k0.7"

8、=0.163k=372 PB=p!x_3)八pIx=。=1-%pIx=K;k=30=1-0.77-G10.30.76-G20.320.75:0.3538、甲、乙二人投篮，投中的概率各为0.6,0.7,令各投三次。求(1)二人投中次数相等的概率。记X表甲三次投篮中投中的次数Y表乙三次投篮中投中的次数由于甲、乙每次投篮独立，且彼此投篮也独立。P(X=Y)=P(X=0,Y=0)+P(X=2,Y=2)+P(X=3,Y=3)=P(X=0)P(Y=0)+P(X=1)P(Y=1)+P(X=2)P(Y=2)+P(X=3)P(Y=3)33_1、2._12_=(0.4)X(0.3)+C3M0.6M(0.4)MC3

9、M0.7M(0.3)_22_223C3(0.6)0.4C3(0.7).3(0.6)(0.7)3=0.321(2)甲比乙投中次数多的概率。P(X>Y)=P(X=1,Y=0)+P(X=2,Y=0)+P(X=2,Y=1)+P(X=3)P(Y=0)+P(X=3)P(Y=1)+P(X=3)P(Y=2)=P(X=1)P(Y=0)+P(X=2,Y=0)+P(X=2,Y=1)+P(X=3)P(Y=0)+P(X=3)P(Y=1)+P(X=3)P(Y=2)-1_23_2_28=C3x0,6x(0.4)x(0.3)+C3父(0.6)x0,4x(0.3)+C2M(0.6)2M0.4MC3M0.7m(0.3)2+

10、(0.6)333,123X(0.3)+(0.6)MC3M0.7m(0.3)+(0.6)22C；(0.7)20.3=0.2439、有一大批产品，其验收方案如下，先做第一次检验：从中任取10件，经验收无次品接受这批产品，次品数大于2拒收；否则作第二次检验，其做法是从中再任取5件，仅当5件中无次品时接受这批产品，若产品的次品率为10%,求(1) 这批产品经第一次检验就能接受的概率(2) 需作第二次检验的概率(3) 这批产品按第2次检验的标准被接受的概率(4) 这批产品在第1次检验未能做决定且第二次检验时被通过的概率(5) 这批产品被接受的概率解：X表示10件中次品的个数，Y表示5件中次品的个数，由于

11、产品总数很大，故XB(10,0.1),YB(5,0.1)(近似服从)(6) PX=0=0.910=0.349(7) PXW2=PX=2+PX=1=C1200.120.98。；00.10.99：0.581(8) PY=0=0.95=0.590(9) P0<X<2,Y=0(0<X<2与Y=2独立)=P0<X<2PY=0=0.5810.590需0.343PX=0+P0<XW2,Y=00.349+0.343=0.69210、有甲、乙两种味道和颜色极为相似的名酒各4杯。如果从中挑4杯，能将甲种酒全部挑出来，算是试验成功一次。(10) 人随机地去猜，问他试验成功一

12、次的概率是多少？(11) 人声称他通过品尝能区分两种酒。他连续试验10次，成功3次。试问他是猜对的，还是他确有区分的能力(设各次试验是相互独立的。)解：(1)P(一次成功)=C8470(12) P(连续试验10次，成功3次尸C130()3(-69)7=3。此概率太小，按707010000实际推断原理，就认为他确有区分能力。11 .尽管在几何教科书中已经讲过用圆规和直尺三等分一个任意角是不可能的。但每年总有一些“发明者”撰写关于用圆规和直尺将角三等分的文章。设某地区每年撰写此类文章的篇数X服从参数为6的泊松分布。求明年没有此类文章的概率。解：X-6.'=61e6:0.00254的泊松分布

13、。求(1)每分3的概率。12 .一电话交换台每分钟收到呼唤的次数服从参数为钟恰有8次呼唤的概率。(2)某一分钟的呼唤次数大于X二4二4二二48二二49(1) pX=8=£e-ze'r!r!=0.0511340.0213630.029771(2) PX3=PX_4=0.56653013.某一公安局在长度为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，而与时间间隔的起点无关(时间以小时计)。(1)求某一天中午12时至下午3时没有收到紧急呼救的概率。(2)求某一天中午12时至下午5时至少收到1次紧急呼救的概率。解：，X|_二,3,_3=P1X=0e2=0.2

14、23125.二25kI5=5P1X_11八e=0.9182wk!14、解：Xn(2t)1(1)、t=10分钟时t=小时,61k二二=0.2388pIx二1：，二3=k!1(2)、P(X=0冷所以t-0.34657*60一0_2t,2te一故0.5=1比20.79(分钟)t-0.34657(小时)15、解:10PX101=，k=0,50001k(0.0015)(10.0015)5000-kP'：X<10?0.8622n=1000,p=0.0001/=np=0.116、解：P(X之2=1-P(X=0)-P(X=1>0-'.1C一ee=11-0.9953=0.00470!

15、1!17、解：设X服从(0|_1)分布，其分布率为px=k=pk(1-p尸，k=0,1,求X的分布函数，并作出其图形。解一：X01Pk1ppXL0.1x的分布函数为：0.x：二0Fx=1-p,0<x<1I1,x_1如图：1918.在区间|0,a上任意投掷一个质点，以X表示这个质点的坐标。设这个质点落在I0,a中任意小区间内的概率与这个小区间的长度成正比例，试求X的分布函数。解：当X<0时。XMx是不可能事件，F(X)=PXMx=0当0MxMa时，P0MXMx=kx而0MXMa是必然事件.PS<XMxka-1=kJa.P10MX三xJ=kx=xa则Fxi=PixEx；3x

16、三0)Pi0EXMx；=xa当xa时，&Ex是必然事件，有F(x)=P<X<x)=10.x<0xFx-0士x三aa1xa19、以X表示某商店从早晨开始营业起直到第一顾客到达的等待时间(以分计)X的分布函数是x0x:04-0.4xFx(x)=/e0求下述概率：(1) P至多3分钟;(2)P至少4分钟;(3)P3分钟至4分钟之间;(4)P至多3分钟或至少4分钟;(5)P恰好2.5分钟解：(1)P至多3分钟=PXW3=fx(3)=1e.X21.-xarcsinx二(2) P至少4分钟P(X>4)=1Fx(4)=e'.6(3) P3分钟至4分钟之间=P3<

17、X<4=FX(4)FX(3)=e,2e6(4) P至多3分钟或至少4分钟=P至多3分钟+P至少4分钟1.2J.6=1-ee(5) P恰好2.5分钟=P(X=2.5)=00,x；1,20、设随机变量X的分布函数为Fx(x)=nx,1<x<e,1,x_e.求(1)P(X<2),P0<X<3,P(2<X<%)；(2)求概率密度fx(x).解：(1)P(X<2)=Fx(2)=ln2,P(0<X<3)=Fx(3)-Fx(0)=1,5555P(2:二X:二5二FX(5)Fx(2)=ln5ln2=ln51f(x)=F'(x)=T1&l

18、t;x<e,0,其它21、设随机变量X的后率密度f(x)为241-x2-1<x<1ji其它x0_x：1(2)f(x)=42x1MxM20其他求X的分布函数F(x),并作出(2)中的f(x)与F(x)的图形。解：(1)当一1wxw1时：F(x)二仁0dx,2、1_x2dx=lx.122J.2=1x一1-x21arcsinx1222当1<x时：F(x)=0dx+12Ji-x2dx+10dx=1二二'111故分布函数为：0F(x)=x,1-x2arcsinx2221x解：(2)F(x)=P(XMx)=jf(t)dtx当x：0时，F(x)=0dt=00当0<x：二

19、1时，F(x)=i0dt0当1<xM2时，F(x)ui0dtx0tdt1tdt(2-t)dt=2x-2x-12当2<x时，F(x)故分布函数为02xF(x)=«2x=j-0dt0tdt,(2-t)dt20dt=1-1x：00,x：11_x_22:x(2)中的f(x)与F(x)的图形如下22、由统计物理学知，分子运动速度的绝对值布，其概率密度为012X服从迈克斯韦尔(Maxwell)分Ax2e-2b其中b=m/2kT,k为Boltzmann定常数Ao解:；xdx=1其它常数，T为绝对温度,m是分子的质量。试确即fxdx=Ax2ebdx-二0Abx20xe%x2AbAb.。x

20、d(eb)Abx2xe2b|0x2Ab二二空ebdx20X2Ab；e%x.AbM四一e忠L陕x弓Ab2>22=1_4b、.b二t当t<°时，FT(t户J&°dt=°当tA°时,tti_xFtt)=：fxdt=FTt=.°诟e241dt二1-e-241°,t:0ftt=_L1-e241,t_°,P；50二T<100；=P；T<100?-P；TM50)=F100-F50-50241-100241=e-e100或pi50r100-50ft出I。1001241t-241edt50100c241c241

21、二e-e23、某种型号的电子的寿命X（以小时计）具有以下的概率密度:1000f(x)=x1°°°其它现有一大批此种管子（设各电子管损坏与否相互独立）2只寿命大于1500小时的概率是多少？解：一个电子管寿命大于1500小时的概率为。任取5只，问其中至少有P(X1500)=1-P(X-1500)=115001000100011500dx=1-1000T5x令Y表示“任取5只此种电子管中寿命大于21500小时的个数。则YB（5,）,、，3P(Y-2)=1-P(Y:二2)=1-P(Y=0)P(Y=1)=1-y1)5+c5(2)(1)4333=135112322432432

22、4、设顾客在某银行的窗口等待服务的时间X（以分计）服从指数分布，其概率密度为:Fx(x)=、0,其它某顾客在窗口等待服务，若超过10分钟他就离开。他一个月要到银行5次。以丫表示一个月内他未等到服务而离开窗口的次数，写出解：该顾客“一次等待服务未成而离去”的概率为Y的分布律。并求P(Y>1)o1P(X10)1nfX(x)dx=110510xxfdx=-e飞心1_210=e因此YB(5,eN).即P(Y=k)=-2k(1-e)5A,(k=123,4,5P(Y-1)=1-P(Y：1)=1-P(Y=0)=1-(1-e)5=1-(11)5=1-(1-0.1353363)57.389=1-0.867

23、75=1-0.4833=0.5167.25、设K在(0,5)上服从均匀分布，求方程124x2+4xK+K+2=0有实根的概率K的分布密度为：f(K)=500其他要方程有根，就是要K满足(4K)24X4X(K+2)>0。解不等式，得K>2时，方程有实根。-51P(K-2)=f(x)dx=21dx,552、26、设XN(3.2)(1)求P(2<X<5),P(-4)<X<10),P|X|>2,P(X>3)若XN(w,b2),则P(aXW3汽P(2<XW5)=()f3i-4f3j=j(1)-j(-0.5)=0.8413-0.3085=0.53281

24、0-3P(4<XW10)“|-一4一32=j(3.5)-j(-3.5)=0.9998-0.0002=0.9996P(|X|>2)=1P(|X|<2)=1-P(2<P<2)=1I用23_:；J1_.2-2-32=14(-0.5)+()(2.5)=10.3085+0.0062=0.6977P(X>3)=1-P(X<3)=1()上=1-0.5=0.52(2)决定C使得P(X>C)=P(XWC)P(X>C)=1-P(X<C)=P(X<C)得P(X<C)=1=0,52又P(X<C)=()iS弓二0)=0.5，查表可得S/=0C

25、=327、某地区18岁的女青年的血压(收缩区，以mm-Hg计)服从N(110,122)在该地区任选一18岁女青年，测量她的血压X。求(1)P(XW105)P(100<X<120).(2)确定最小的X使P(X>x)<0.05.解：(1) P(X-105)=中(105-110)=中(-0.4167)=1-/(0.4167)=1-0.6616=0.338412P(100X<120);它1212110)-：,(100t2110)=>(->(-5=2：*)-1=2/(0.8333)-1=20.7976-1=0.5952x_110一x_110(2) P(Xx)=1

26、P(XEx)=1->(x12,0)<0.05=xJ)_0.95.x-110查表得x二之1.645.=x*10+19.74=129.74.故最小的X=129.74.1228、由某机器生产的螺栓长度(cm)服从参数为科=10.05,b=0.06的正态分布。规定长度在范围10.05±0.12内为合格品，求一螺栓为不合格的概率是多少？设螺栓长度为XPX不属于(10.05-0.12,10.05+0.12)=1P(10.050.12<X<10.05+0.12)=1_:中110.05+0.12)-10.05(10.05-0.12)-10.05"|IL0.06IL0

27、.06(I=1()(2)()(2)=10.97720.0228=0.045629、一工厂生产的电子管的寿命X(以小时计)服从参数为科=160,(t(未知)的正态分布，若要求P(120VXW200=0.80,允许b最大为多少?P(120<X<200)=中9海一：，侬二侬俎-40=。80I)II-又对标准正态分布有4(x)=1()(x).上式变为也3任-0.80I7!Ib力解出!也很彳导:仃也之0,9IbJI(T，4040再查表，得出-1.281(7-40-=31.251.28130、解：2V-120VN(1202111P：)X=N(0,1)则ppV118,1221-P：V二118一V

28、122)=2P1-1X；=2(1-0.8413)=0.31745、二a31、解:p2(1-p)3*6=0.3204Y:P:1130y的分布律为:1:y:二e0,x：二0F(x)=10.2+0.8x/30,0Ex<301,x>3032、解：Vf(x)-0,g(x)_0,0二a：二1.af(x)(1-a)g(x)_0且af(x)(1-a)g(x)Idxq二f(x)dx(1-a)g(x)dx=a(1-a)=1所以af(x)+(1a)g(x)为概率密度函数33、设随机变量X的分布律为:X:2)1,0,1,311P:彳5611115?15，30求Y=X2的分布律Y=X2：(2)22(-1)2

29、(0)2(1)Y=g(X)=2lnX是单调减函数Y又x=h(Y)=e?反函数存在。且a=ming(0),g(1)=min(+°°,0)=0出maxg(0),g(1)=max(+°°,0)=+00丫的分布密度为：6(y),1fh(y)|h'(y)|=12e0y一2y为其他设XN(0,1)(1)求Y=ex的概率密度X的概率密度是f(x)x2-2-二二x：二Y=g(X)=eX是单调增函数又X=h(Y)=InY反函数存在且a=ming(00),g(+°°)=min(0,+00)=03=maxg(00),g(+°°)

30、=max(0,+0°)=+00Y的分布密度为：6(y)=.(lny)21一o-fh(y)|h'(y)|ue22支0(2)求Y=2X2+1的概率密度。1八0:二y：二二yy为其他在这里，Y=2X2+1在(+8,oo)不是单调函数，没有一般的结论可用。设Y的分布函数是Fy(y),Fy(y)=P(YWy)=P(2X2+1Wy)y_1<x<y-12一2当y<1时：Fy(y)=0当y>1时：Fy(y)=Py-12-yNeLety4.2n一22x2dx故Y的分布密度少(y)是：当yw1时：4(y)=Fy(y),=(0)'=0y/2当y>1时，少(y)

31、=Fy(y)'=、IT12二e2x2dx24(y-1)j_±e4(3)求Y=|X|的概率密度。Y的分布函数为Fy(y)=P(Y<y)=P(|X|<y)当y<0时，Fy(y)=0y1当y>0时，Fy(y)=p(|X|<y)=P(y<X<y)=fle2dx-2Y的概率密度为：当yW0时：4(y)=Fy(y)'=(0)'=0y2T当y>0时：少(y)=Fy(y)'=fx22dx2e汽36、(1)设随机变量X的概率密度为f(x),求Y=X3的概率密度。Y=g(X)=X3是X单调增函数，1又X=h(Y)=Y3,反函

32、数存在，且a=ming(-00),g(+oo)=min(0,+0°)=003=maxg(00),g(+°°)=max(0,+0°)=+00Y的分布密度为：3(y)=fh(h)|h'(y)|=(0)=0(2)设随机变量X服从参数为121的指数分布，求Y=X2的概率密度。法一：X的分布密度为：f(x)=0x_0当x<0时当x<0时Y=x2是非单调函数2y=x2y=x反函数是x-.y二.VYfY(y)=f(-,y)(-,y)f(,.y)(y)0=2,ye-y_1_e-ye.e2,yy0f(y3)1y3,<y<g但y=03法二：YFy(v)=P(Y<y)=P(-,y:二X<,y)=P(X<,y)-P(X<y)y_ye3YfY(y)=<2"y00edx0=1-ey0.y<0.37、设X的概率密度为0:x:nx为其他2xf(x)n20求Y=sinX的概率密度。Fy(y)=P(Y<y)=P(sinX<y)当y<0时：Fy(y)=0当0&y&1时：Fy(y)=P(sinX<y)=P(0<X<arcsiny或k-arcsiny<X&l