《概率论与数理统计》第二章习题解答

第二章随机变量及其分布1、解:设公司赔付金额为,则X得可能值为;投保一年内因意外死亡:20万,概率为0、0002投保一年内因其她原因死亡: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所以得分布律为:2050P0、00020、00100、99882、一袋中有5只乒乓球,编号为1、2、3、4、5,在其中同时取三只,以X表示取出得三只球中得最大号码,写出随机变量X得分布律解:X可以取值3,4,5,分布律为也可列为下表X:3,4,5P:3、设在15只同类型零件中有2只就是次品,在其中取三次,每次任取一只,作不放回抽样,以X表示取出次品得只数,(1)求X得分布律,(2)画出分布律得图形。解:任取三只,其中新含次品个数X可能为0,1,2个。PPx12Ox12O再列为下表X:0,1,2P:4、进行重复独立实验,设每次成功得概率为p,失败得概率为q=1－p(0<p<1)(1)将实验进行到出现一次成功为止,以X表示所需得试验次数,求X得分布律。(此时称X服从以p为参数得几何分布。)(2)将实验进行到出现r次成功为止,以Y表示所需得试验次数,求Y得分布律。(此时称Y服从以r,p为参数得巴斯卡分布。)(3)一篮球运动员得投篮命中率为45%,以X表示她首次投中时累计已投篮得次数,写出X得分布律,并计算X取偶数得概率。解:(1)P(X=k)=qk－1p k=1,2,……(2)Y=r+n={最后一次实验前r+n－1次有n次失败,且最后一次成功}其中q=1－p,或记r+n=k,则P{Y=k}=(3)P(X=k)=(0、55)k－10、45 k=1,2…P(X取偶数)=5、一房间有3扇同样大小得窗子,其中只有一扇就是打开得。有一只鸟自开着得窗子飞入了房间,它只能从开着得窗子飞出去。鸟在房子里飞来飞去,试图飞出房间。假定鸟就是没有记忆得,鸟飞向各扇窗子就是随机得。(1)以X表示鸟为了飞出房间试飞得次数,求X得分布律。(2)户主声称,她养得一只鸟,就是有记忆得,它飞向任一窗子得尝试不多于一次。以Y表示这只聪明得鸟为了飞出房间试飞得次数,如户主所说就是确实得,试求Y得分布律。(3)求试飞次数X小于Y得概率;求试飞次数Y小于X得概率。解:(1)X得可能取值为1,2,3,…,n,…P{X=n}=P{前n－1次飞向了另2扇窗子,第n次飞了出去}=,n=1,2,……(2)Y得可能取值为1,2,3P{Y=1}=P{第1次飞了出去}=P{Y=2}=P{第1次飞向另2扇窗子中得一扇,第2次飞了出去}=P{Y=3}=P{第1,2次飞向了另2扇窗子,第3次飞了出去}=同上,故6、一大楼装有5个同类型得供水设备,调查表明在任一时刻t每个设备使用得概率为0、1,问在同一时刻(1)恰有2个设备被使用得概率就是多少？(2)至少有3个设备被使用得概率就是多少？(3)至多有3个设备被使用得概率就是多少？(4)至少有一个设备被使用得概率就是多少？7、设事件A在每一次试验中发生得概率为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,求指示灯发出信号得概率。(2)进行了7次独立试验,求指示灯发出信号得概率解:设X为A发生得次数。则n=5,7B:“指示等发出信号“①②8、甲、乙二人投篮,投中得概率各为0、6,0、7,令各投三次。求(1)二人投中次数相等得概率。记X表甲三次投篮中投中得次数Y表乙三次投篮中投中得次数由于甲、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)=(0、4)3×(0、3)3+[(2)甲比乙投中次数多得概率。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)=9、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,其做法就是从中再任取5件,仅当5件中无次品时接受这批产品,若产品得次品率为10%,求(1)这批产品经第一次检验就能接受得概率(2)需作第二次检验得概率(3)这批产品按第2次检验得标准被接受得概率(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得概率(5)这批产品被接受得概率解:X表示10件中次品得个数,Y表示5件中次品得个数,由于产品总数很大,故X~B(10,0、1),Y~B(5,0、1)(近似服从)(1)P{X=0}=0、910≈0、349(2)P{X≤2}=P{X=2}+P{X=1}=(3)P{Y=0}=0、95≈0、590(4)P{0<X≤2,Y=0} ({0<X≤2}与{Y=2}独立)=P{0<X≤2}P{Y=0}=0、581×0、5900、343(5)P{X=0}+P{0<X≤2,Y=0}≈0、349+0、343=0、69210、有甲、乙两种味道与颜色极为相似得名酒各4杯。如果从中挑4杯,能将甲种酒全部挑出来,算就是试验成功一次。(1)某人随机地去猜,问她试验成功一次得概率就是多少？(2)某人声称她通过品尝能区分两种酒。她连续试验10次,成功3次。试问她就是猜对得,还就是她确有区分得能力(设各次试验就是相互独立得。)解:(1)P(一次成功)=(2)P(连续试验10次,成功3次)=。此概率太小,按实际推断原理,就认为她确有区分能力。11、尽管在几何教科书中已经讲过用圆规与直尺三等分一个任意角就是不可能得。但每年总有一些“发明者”撰写关于用圆规与直尺将角三等分得文章。设某地区每年撰写此类文章得篇数X服从参数为6得泊松分布。求明年没有此类文章得概率。 解:12、一电话交换台每分钟收到呼唤得次数服从参数为4得泊松分布。求(1)每分钟恰有8次呼唤得概率。(2)某一分钟得呼唤次数大于3得概率。 (1)(2)13、某一公安局在长度为t得时间间隔内收到得紧急呼救得次数X服从参数为(1/2)t得泊松分布,而与时间间隔得起点无关(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得概率。(2)求某一天中午12时至下午5时至少收到1次紧急呼救得概率。解:①②14、解:(1)、分钟时小时,(2)、故(小时)所以(分钟)15、解:16、解:17、解:设服从分布,其分布率为,求得分布函数,并作出其图形。解一:01得分布函数为:18.在区间上任意投掷一个质点,以表示这个质点得坐标。设这个质点落在中任意小区间内得概率与这个小区间得长度成正比例,试求得分布函数。解:①当时。就是不可能事件,②当时,而就是必然事件则③当时,就是必然事件,有19、以X表示某商店从早晨开始营业起直到第一顾客到达得等待时间(以分计),X得分布函数就是求下述概率:(1)P{至多3分钟};(2)P{至少4分钟};(3)P{3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}=P{X≤3}=(2)P{至少4分钟}P(X≥4)=(3)P{3分钟至4分钟之间}=P{3<X≤4}=(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}=(5)P{恰好2、5分钟}=P(X=2、5)=020、设随机变量X得分布函数为,求(1)P(X<2),P{0<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,(2)21、设随机变量得概率密度为(1)(2)求X得分布函数F(x),并作出(2)中得f(x)与F(x)得图形。解:(1)当－1≤x≤1时:当1<x时:故分布函数为:解:(2)故分布函数为(2)中得f(x)与F(x)得图形如下f(xf(x)x0F(x)2x0F(x)21x0121222、⑴由统计物理学知,分子运动速度得绝对值服从迈克斯韦尔(Maxwell)分布,其概率密度为其中,为Boltzmann常数,为绝对温度,就是分子得质量。试确定常数。解:①即 ②当时,当时, 或23、某种型号得电子得寿命X(以小时计)具有以下得概率密度:现有一大批此种管子(设各电子管损坏与否相互独立)。任取5只,问其中至少有2只寿命大于1500小时得概率就是多少？解:一个电子管寿命大于1500小时得概率为令Y表示“任取5只此种电子管中寿命大于1500小时得个数”。则,24、设顾客在某银行得窗口等待服务得时间X(以分计)服从指数分布,其概率密度为:某顾客在窗口等待服务,若超过10分钟她就离开。她一个月要到银行5次。以Y表示一个月内她未等到服务而离开窗口得次数,写出Y得分布律。并求P(Y≥1)。解:该顾客“一次等待服务未成而离去”得概率为因此25、设K在(0,5)上服从均匀分布,求方程有实根得概率∵ K得分布密度为:要方程有根,就就是要K满足(4K)2－4×4×(K+2)≥0。解不等式,得K≥2时,方程有实根。∴ 26、设X～N(3、22)(1)求P(2<X≤5),P(－4)<X≤10),P{|X|>2},P(X>3)∵ 若X～N(μ,σ2),则P(α<X≤β)=φφ∴ P(2<X≤5)=φφ=φ(1)－φ(－0、5)=0、8413－0、3085=0、5328 P(－4<X≤10)=φφ=φ(3、5)－φ(－3、5)=0、9998－0、0002=0、9996P(|X|>2)=1－P(|X|<2)=1－P(－2<P<2)= =1－φ(－0、5)+φ(－2、5) =1－0、3085+0、0062=0、6977 P(X>3)=1－P(X≤3)=1－φ=1－0、5=0、5(2)决定C使得P(X>C)=P(X≤C)∵ P(X>C)=1－P(X≤C)=P(X≤C)得 P(X≤C)==0、5又 P(X≤C)=φ ∴C=327、某地区18岁得女青年得血压(收缩区,以mm-Hg计)服从在该地区任选一18岁女青年,测量她得血压X。求(1)P(X≤105),P(100<X≤120)、 (2)确定最小得X使P(X>x)≤0、05、解:28、由某机器生产得螺栓长度(cm)服从参数为μ=10、05,σ=0、06得正态分布。规定长度在范围10、05±0、12内为合格品,求一螺栓为不合格得概率就是多少？设螺栓长度为X P{X不属于(10、05－0、12,10、05+0、12)=1－P(10、05－0、12<X<10、05+0、12)=1－=1－{φ(2)－φ(－2)}=1－{0、9772－0、0228}=0、045629、一工厂生产得电子管得寿命X(以小时计)服从参数为μ=160,σ(未知)得正态分布,若要求P(120＜X≤200＝=0、80,允许σ最大为多少？∵P(120＜X≤200)=又对标准正态分布有φ(－x)=1－φ(x)∴上式变为解出再查表,得30、解:31、解:32、解:所以为概率密度函数33、设随机变量X得分布律为:X:－2, －1, 0, 1, 3P:, , , , 求Y=X2得分布律∵Y=X2:(－2)2 (－1)2 (0)2 (1)2 (3)2P: 再把X2得取值相同得合并,并按从小到大排列,就得函数Y得分布律为:∴Y:0 1 4 9P: 34、设随机变量X在(0,1)上服从均匀分布(1)求Y=eX得分布密度∵X得分布密度为: Y=g(X)=eX就是单调增函数又 X=h(Y)=lnY,反函数存在且 α=min[g(0),g(1)]=min(1,e)=1max[g(0),g(1)]=max(1,e)=e∴Y得分布密度为:(2)求Y=－2lnX得概率密度。∵ Y=g(X)=－2lnX 就是单调减函数又 反函数存在。且 α=min[g(0),g(1)]=min(+∞,0)=0β=max[g(0),g(1)]=max(+∞,0)=+∞∴Y得分布密度为:35、设X～N(0,1)(1)求Y=eX得概率密度∵X得概率密度就是 Y=g(X)=eX 就是单调增函数又 X=h(Y)=lnY反函数存在且 α=min[g(－∞),g(+∞)]=min(0,+∞)=0β=max[g(－∞),g(+∞)]=max(0,+∞)=+∞∴Y得分布密度为:(2)求Y=2X2+1得概率密度。在这里,Y=2X2+1在(+∞,－∞)不就是单调函数,没有一般得结论可用。设Y得分布函数就是FY(y),则 FY(y)=P(Y≤y)=P(2X2+1≤y)=当y<1时:FY(y)=0当y≥1时:故Y得分布密度ψ(y)就是:当y≤1时:ψ(y)=[FY(y)]'=(0)'=0当y>1时,ψ(y)=[FY(y)]'==(3)求Y=|X|得概率密度。∵ Y得分布函数为FY(y)=P(Y≤y)=P(|X|≤y)当y<0时,FY(y)=0当y≥0时,FY(y)=P(|X|≤y)=P(－y≤X≤y)=∴Y得概率密度为:当y≤0时:ψ(y)=[FY(y)]'=(0)'=0当y>0时:ψ(y)=[FY(y)]'=36、(1)设随机变量X得概率密度为f(x),求Y=X3得概率密度。∵ Y=g(X)=X3 就是X单调增函数,又 X=h(Y)=,反函数存在,且 α=min[g(－∞),g(+∞)]=min(0,+∞)=－∞β=max[g(－∞),g(+∞)]=max(0,+∞)=+∞∴Y得分布密度为:ψ(y)=f[h(h)]·|h'(y)|=(2)设随机变量X服从参数为1得指数分布,求Y=X2得概率密度。xOy=x2y法一:∵X得分布密度为:xOy=x2yY=x2就是非单调函数当x<0时y=x2反函数就是当x<0时y=x2∴Y～fY(y)=－=法二:∴Y～fY(y)