概率论与数理统计1 (2)
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概率论与数理统计B 复习题一、填空题1.设两事件A ,B 满足P (A )=0.8, P (B )=0.6,P (B|A )=0.8,则P (A ∪B )= . 2.某人进行射击, 设每次射击的命中率为0.02, 独立射击10次, 至少击中两次的概率为 .3.设随机变量(X ,Y )有()25,()36,0.6XY D X D Y ρ===,则(2)D X Y -= . 4.设~(2,4),~(3,2)X N Y N 且X 与Y 相互独立,则~2Y X - . 5.设总体X 的数学期望和方差, 9)(,)(==X D X E μ, 试用切比雪夫不等式估计{||4}P X μ-<____________ .6. )(n t α为)(n t 分布的上α分位点,则当025.0=α时,=>)}()({025.0n t n t P .7.已知()0.8,()0.5,P A P A B ==且事件A 与B 相互独立,则()P B = .8.若二维随机变量),(Y X 的联合概率分布为18.012.012.008.011101ba X Y--,且X 与Y 相互独立,则=a ;=b .9.已知随机变量~(0,2)X U ,则2()[()]D XE X = .10.已知正常男性成人血液中,每毫升白细胞平均数是7300,均方差是700.设X 表示每毫升白细胞数,利用切比雪夫不等式估计{52009400}P X ≤≤____________ .11.设123,,X X X 是总体X 的样本,11231ˆ()4X aX X μ=++,21231ˆ()6bX X X μ=++是总体均值的两个无偏估计,则a = ,b = . 二、单项选择题1.6本中文书和4本外文书,任意往书架上摆放,则4本外文书放在一起的概率是( ) (A )4!6!10!⨯ (B )710(C )4!7!10!⨯ (D )4102.设随机变量)1,0(~N X ,则X Y e -=的概率密度是( )(A ) 2ln 21020y ey π-⎧>⎪⎨⎪⎩其它 (B )2ln 21020yey π⎧>⎪⎨⎪⎩其它(C ) 2ln 21020y e y y π-⎧>⎪⎨⎪⎩其它 (D )2ln 21020ye y y π⎧>⎪⎨⎪⎩其它.3.设X ,Y 是相互独立的两个随机变量,它们的分布函数分别为(),()X Y F x F y ,则max(,)Z X Y =的分布函数是( )(A )()m ax{(),()}Z X Y F z F x F y = (B )()max{|()|,|()|}Z X Y F z F x F y = (C )()()()Z X Y F z F x F y = (D )都不是 4.设随机变量X 和Y 的概率密度分别为101()0X x f x <<⎧=⎨⎩其它, ()Y f y =2(3)32142x eπ--,x -∞<<+∞若X 和Y 相互独立,则()E XY =( ). (A )92(B )23(C )72(D )325.设i X (n i ,,2,1 =)为取自总体),(2σμN 的一个样本,其中μ未知,则下列变量中哪一个是统计量( ).(A ) 112+∑=ni iX ; (B ) ∑=-ni i X 12)(μ(C )μ-∑=n i i X n11; (D ) ∑=+-ni i n X 12σμ.6.在假设检验中,不拒绝原假设意味着( )(A )原假设肯定是正确的 (B )原假设肯定是错误的(C )没有证据证明原假设是正确的 (D )没有证据证明原假设是错误的 7.设21,X X 为总体X 的一个样本,则下列统计量中不是总体数学期望μ的无偏估计的是 ( ).(A )2113231X X Y +=; (B ) 2123221X X Y +=; (C ) 2134341XX Y +=; (D ) 2145352XX Y +=.8.甲、乙、丙三人独立地译一密码,他们每人译出密码的概率分别是0.5,0.6,0.7,则密码被译出的概率为 ( )A. 0.94B. 0.92C. 0.95D. 0.909.某人打靶的命中率为0.8,现独立射击5次,则5次中有2次命中的概率为( )A. 20.8B. 230.80.2⨯C.220.85⨯ D. 22350.80.2C ⨯⨯10.设随机变量Y X 和独立同分布,则),,(~2σμN X ( ) A. )2,2(~22σμN X B. )5,(~22σμN Y X - C. )3,3(~22σμN Y X + D. )5,3(~22σμN Y X -11.对于任意两个随机变量X 和Y ,若()()()E XY E X E Y =⋅,则( ). A. ()()()D XY D X D Y =⋅ B.()()()D X Y D X D Y +=+ C. X 和Y 相互独立 D.X 和Y 不独立 12.设 ()2~,X N μσ,其中μ已知,2σ未知,123,,X X X 为其样本, 下列各项不是 统计量的是( ).A.22212321()X X X σ++ B.13X μ+C.123m ax(,,)X X X D.1231()3X X X ++13.在假设检验中,0H 表示原假设,1H 表示备择假设,则称为犯第二类错误的是( ). A.1H 不真,接受1H B.0H 不真,接受1HC.0H 不真,接受0HD.0H 为真,接受1H14.若随机变量X 的分布函数为⎪⎩⎪⎨⎧+=,1,0)(A x F ,arcsin x B .1,1,1>≤-<x x x(1)求B A ,的值;(2)求概率密度)(x f ;(3)求概率{0.5}P X <.15.某厂有甲乙丙三台机床进行生产,各自的次品率分别为5%,4%,2%;它们各自的产品分别占总产量的25%,35%,40%。
第一章随机事件与概率1. 从发生的必然性角度区分,现象分为确定性现象和随机现象。
随机现象:在一定条件下,可能出现这样的结果,也可能出现那样的结果,预先无法断言。
统计规律性:在大量重复试验或观察中所呈现的固有规律性。
概率论与数理统计就是研究和揭示随机现象统计规律的一门数学学科,随机现象是概率论与数理统计的主要对象。
(1)概率论:从数量上研究随机现象的统计规律性的科学。
(2)数理统计:从应用角度研究处理随机性数据,建立有效的统计方法,进行统计推理。
2. (1)试验的可重复性——可在相同条件下重复进行;(2)一次试验结果的随机性——一次试验之前无法确定具体是哪种结果出现,但能确定所有的可能结果;(3)全部试验结果的可知性——所有可能的结果是预先可知的。
在概率论中,将具有上述三个特点的试验成为随机试验,简称试验,记作E。
样本点:试验的每一个可能出现的结果称为一个样本点,记为ω。
样本空间:试验的所有可能结果所组成的集合称为试验E的样本空间,记为Ω。
3. 在一次试验中可能出现也可能不出现的事件,统称为随机事件,记作A,B,C或A1,A2,…随机事件:样本空间Ω的任意一个子集称, 简称“事件”,记作A、B、C等。
事件发生:在一次试验中,当这一子集中的一个样本点出现时。
基本事件:样本空间Ω仅包含一个样本点ω的单点子集{ω}。
两个特殊事件:必然事件Ω、不可能事件φ样本空间Ω包含所有的样本点,它是Ω自身的子集,在每次试验中它总是发生,称为必然事件。
空集φ不包含任何样本点,它也作为样本空间Ω的子集,在每次试验中都不发生,称为不可能事件。
4. 随机事件的关系与运算(1)事件的包含与相等设A,B为两个事件,若A发生必然导致B发生,则称事件B包含A,或称事件A包含在B中,记作B⊃A,A⊂B。
①φ⊂A⊂Ω②若A⊂B且B⊂A,则称A与B相等,记作A=B。
事实上,A和B在意义上表示同一事件,或者说A和B 是同一事件的不同表述。
(2)和事件称事件“A,B中至少有一个发生”为事件A与事件B的和事件,也称为A与B的并,记作A∪B或A+B。
3.连续型随机变量及其概率分布
连续型随机变量是一种重要的非离散型的随机变量。
在这一节中我们要给出连续型随机变量的定义、性质、概率计算,并介绍一些常用的连续型随机变量的分布。
2.3.1 连续型随机变量及其概率密度函数
定义2.3 设是随机变量的分布函数,若存在非负函数,对任意实数,有
(2.2)
则称为连续型随机变量。
称为的概率密度函数或密度函数,也称为概率密度。
由(2.2)式知,连续型随机变量的分布函数是连续函数,且在(2.2)式中改变密度函数在个别点上的函数值,不会改变分布函数的取值,可见密度函数不是唯一的。
由定义可知,密度函数有以下性质:
1.
2.
3.若在点处连续,则
由性质3知在的连续点处有
它表示了随机变量在区间上的平均概率,其与物理学中线
密度的定义类似,故称为密度函数。
若不计高阶无穷小,则当很
小时,由上式可得它表示落在小区间
里的概率近似地等于,它在连续型随机变量理论中所
起的作用与在离散型随机变量理论中所起的作用相类似。
若一个函数满足性质1,则它可以是某个随机变量的密度函数。
由性质1知,介于曲线与轴之间平面图形的面积为1(图
2-1),由性质2知,落在区间里的概率等于图2-2中阴影部分的面积.
特别需要指出的是,对于连续型随机变量来说,它取任一指定的实数值的概率为零,即事实上,因
令,则上式右端,故
据此,对连续型随机变量,有
即在计算落在某区间里的概率时,可以不考虑区间是开的、闭的或半开半闭的情况。
这里,事件并非不可能事件,它是会发生的,也就是说零概率事件也是有可能发生的。
如为被测试的灯泡的寿命,若灯泡的寿命都在1000个小时以上,则但是事件是一定
会发生的,否则就不会出现事件了。
可见,不可能事件的概
率为零,但概率为零的事件不一定是不可能事件。
同理,必然事件的概率为1,但概率为1的事件不一定是必然事件。
例7 设枪靶是半径为20厘米的圆盘,盘上有许多同心圆,射手击中靶上任一同心圆的概率与该圆的面积成正比,且每次射击都能中靶。
若以X
表示弹着点与圆心的距离,试求的分布函数,概率密度函数
及概率
解当时,是不可能事件,故
当,由题意知又由于是必然事件,即得,故
当时,是必然事件,故
综上所述,的分布函数为
由性质3可得的密度函数为
又由性质2可知所求概率为
当然,概率也可用分布函数来求,即
例8 设随机变量具有概率密度函数试确定常数,以及的分布函数.
解由
知A=3,即
而的分布函数为
一般,若随机变量具有概率密度函数
其中是常数,则称服从以为参数的指数分布。
的分布函数为
例9 顾客在某银行窗口等待服务的时间服从参数为的指数分布,X 的计时单位为分钟。
若等待时间超过10分钟,则他就离开。
设他一个月内要来银行5次,以表示一个月内他没有等到服务而离开窗口的次数,
求概率律及至少有一次没有等到服务的概率。
解由题意不难看出而其中的概率p=P(X>10),现的概率密度函数为
因此
由此知的分布律为
于是
2.连续型随机变量的常用分布
下面介绍两种感重要的连续型随机变量
1.均匀分布
若随机变量具有概率密度函数
则称在区间上服从均匀分布,记为
在上服从均匀分布的随机变量,具有下述等可能性:即它落在区间中任意长度相同的子区间的概率是相同的,或者说落在子区间
里的概率只依赖于子区间的长度而与子区间的位置无关。
事实上对于任一长度为的子区间有
在上服从均匀分布的随机变量的分布函数为
.
和的图形分别如图2-3和图2-4所示.
例10 设随机变量服从上的均匀分布,求一元两次方程,有实根的概率。
解因为当时有实根,故所求概率为
而的密度函数为
因此所求概率
2.正态分布
若随机变量的概率密度函数为
其中和为常数,且,则称随机变量服从参数为和的正态分布,或高斯(Gauss)分布,记为
容易得知,且。
事实上令,则
由
即可知
的分布函数为。
f(x)和F(x)的图形见图2-5和图2-6 .
曲线以为对称轴,以轴为水平渐近线,在处有拐点,当时取最大值
另外,当固定,改变的值,的图形沿轴平移而不改变形状,故
又称为位置参数(见图2-7)。
若固定,改变的值,则的图形的形状随着的增大而变得平坦,故称为形状参数(见图2-8)。
参数的正态分布称为标准正态分布,记为,其密度函数记为
分布函数为
函数值,已编制成表可供查用(见文字教材附表)。
当时,可由
来查得的函数值,这是因为的函数值是图2-9中阴影部分的面积,而又是关于轴对称的。
当时,图2-10中左
边阴影部分的面积等于,右边阴影部分的面积等于,由对称性,可知它们是相等的。
例11 已知,求
解m,
查表,故
若令,则的分布函数可化为
例12 已知,求和
解
.
例13 设,求
解
因为所以由例11知
可见在一次试验中落在区间的规律相当大,即几乎必然落在上述区间内,或者说,在一般情形下,在一次试验中落在区间
以外的概率可以忽略不计.这就是通常所说的原理.
例14 把温度调节器放入贮存着某种液体的容器中,调节器定在,液体的温度是随机变量,设.试求:
1.若求的概率;
(2)若要求保持液体的温度至少为度的概率不低于,问
至少为多少度?
解(1)所求概率为
2.按题意,求
,使
即要求查表知
而故需
解得,即至少为。
为了以后便于应用,我们引入标准正态随机变量的分位点的概念。
设,给定,给定和分别满足
,则称为标准正态分布的上侧百分位点(图2-11),为双侧百分位点(图2-12)。
百分位点和在给定后,分别可由
查表得到。
若则查表可得
在自然界中,许多社会现象和自然现象中的随机变量都是服从正态分布的。
例如,一个地区成年人的身高,农作物的产量以及某零件的尺寸的误差,炮弹的弹着点等等都服从正态分布。
另外,许多其他分布也常用正态分布作为近似分布。
在概率论及数理统计的理论研究中正态随机变量更起着特别重要的作用。
因此正态分布是概率论中最重要的分布之一。