随机过程第二章期末练习题
- 格式:pdf
- 大小:104.31 KB
- 文档页数:3
2.1 设)(t ξ是一马尔可夫过程,又设k n n n t t t t t ++<<<<<< 121。
试证明:)/(),,/(1/1,,/11++++++=n n t t k n n n t t t x x f x x x f n n k n n n即一个马尔可夫过程的反向也具有马尔可夫性。
证明:首先,由条件概率的定义式得),,(),,,(),,/(1,,1,,,1,,/111k n n t t k n n n t t t k n n n t t t x x f x x x f x x x f k n n k n n n k n n n ++++++++++++=根据马尔可夫性将上式中的分子和分母展开,并化简得)()()/()()/()/()()/()/()/(),,/(11/112/1/1/12/1/1,,/11112111211+++++-+++++-+++++++++-+++++-++++==n t n t n n t t n t n n t t k n k n t t n t n n t t n n t t k n k n t t k n n n t t t x f x f x x f x f x x f x x f x f x x f x x f x x f x x x f n n n n n n n k n k n n n n n n k n k n k n n n于是,)/()(),(),,/(1/11,1,,/1111++++++++++==n n t t n t n n t t k n n n t t t x x f x f x x f x x x f n n n n n k n n n2.2 试证明对于任何一个马尔可夫过程,如“现在”的)(t ξ值为已知,则该过程的“过去”和“将来”是相互统计独立的,即如果有321t t t <<,其中2t 代表“现在”,1t 代表“过去”,3t 代表“将来”,若22)(x t =ξ为已知值。
第二章 平稳过程2. 设随机过程()sin X t Ut =,其中U 是在[]02π,上均匀分布的随机变量。
试证 (1)若t T ∈,而{}12T = ,,,则(){}12X t t = ,,,是平稳过程; (2)若t T ∈,而[)0T =+∞,,则(){}0X t t ≥,不是平稳过程。
证明:由题意,U 的分布密度为:()10220u f u ππ⎧<<⎪=⎨⎪⎩,,其它数学期望()()[]sin X m t E X t E Ut ==⎡⎤⎣⎦()()2220001111sin sin cos cos 212222ut du ut d ut ut t t t t ππππππππ=⋅==-=--⎰⎰.相关函数()()()()()sin sin X X R R t t E X t X t E Ut U t ττττ=+=+=⋅+⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦,()()()2200111sin sin cos 2cos 222ut u t du ut u u du ππτττππ⎛⎫=⋅+⋅=⋅-+--⎡⎤ ⎪⎣⎦⎝⎭⎰⎰ ()()2220001111cos 2cos sin 2sin 442u t u du u t u t πππττττππττ⎡⎤=-+-=-+-⎡⎤⎢⎥⎣⎦+⎢⎥⎣⎦⎰()()11sin 22sin 2424t t πτπτπτπτ=-+++.(1)若t T ∈,而{}12T = ,,时,()0X m t =,()X R τ只与τ有关,二者均与t 无关,因此,(){}12X t t = ,,,是平稳过程。
(2)若t T ∈,而[)0T =+∞,时,()X m t 可能取到不是常数的值,所取到的值与t 有关,()X R τ取到的值也与t 有关,因此,(){}0X t t ≥,不是平稳过程。
3. 设随机过程()()0cos X t A t ωΦ=+,t -∞<<+∞其中0ω是常数,A 和Φ是独立随机变量。
1、 设有状态空间为}4,3,2,1,0{=S 的齐次Markov 链}0;{≥n X n ,其初始分布为),,,,()0(43210p p p p p =π一步转移矩阵为 ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1000000000000000001p q p q p qP 试回答以下问题: (1) 求出该马氏链进入各常返类的概率;(2) 求出该马氏链平均多长时间进入常返类集;(3) 计算:nn P ∞→lim 。
2、 (网球比赛):网球一局比赛在两个选手(发球者和接发球者)之间进行,网球的记分制是:15、30、40、和60分。
平分是指第五球后双方分数相同。
平分后,从第六球开始,如果发球者得分/失分,则此时发球者占先/接发球者占先。
如果发球者在发球占先后再得分,则发球者赢得该局。
如果接发球者在接发球后占先后再得分,则接发球者赢得该局。
若发球者发一球获胜的概率为p ,输的概率为q ,1=+q p ,试回答以下问题:(1) 试用马氏链建模网球一局比赛过程,确定其状态,画出状态转移图;(2) 分析各状态的性质;(3) 试确定一局网球比赛发球者获胜的概率;(4) 试确定一局比赛平均需要发几个球才能结束。
3、 设有状态空间为}4,3,2,1,0{=S 的齐次Markov 链}0;{≥n X n ,其一步转移概率为⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2/12/10004/14/104/14/1002/12/10004/34/1000001P 试回答以下问题:(1) 研究此马氏链的状态性质,并对各状态进行分类;(2) 针对状态1和2,确定其平稳分布;(3) 若i 和j 是非常返状态,试求ii f 、ij f 、ji f 和jj f ;(4) 假设该链起始的时候等概率处于非常返状态,试求该链进入常返状态集的期望步数;(5) 假设该链起始的时候等概率处于非常返状态,求出该马氏链进入各常返类的概率;(6) 计算:}12{35==X X P ;(7) 计算:nn P ∞→lim 。
《随机过程期末考试卷》1.设随机变量X 服从参数为λ的泊松分布,则X 的特征函数为。
2.设随机过程X(t)=Acos( t+),-<t<ωΦ∞∞其中ω为正常数,A 和Φ是相互独立的随机变量,且A 和Φ服从在区间[]0,1上的均匀分布,则X(t)的数学期望为。
3.强度为λ的泊松过程的点间间距是相互独立的随机变量,且服从均值为的同一指数分布。
4.设{}n W ,n 1≥是与泊松过程{}X(t),t 0≥对应的一个等待时间序列,则n W 服从分布。
5.袋中放有一个白球,两个红球,每隔单位时间从袋中任取一球,取后放回,对每一个确定的t 对应随机变量⎪⎩⎪⎨⎧=时取得白球如果时取得红球如果t t t e tt X ,,3)(,则这个随机过程的状态空间。
6.设马氏链的一步转移概率矩阵ij P=(p ),n 步转移矩阵(n)(n)ij P (p )=,二者之间的关系为。
7.设{}n X ,n 0≥为马氏链,状态空间I ,初始概率i 0p P(X =i)=,绝对概率{}j n p (n)P X j ==,n 步转移概率(n)ij p ,三者之间的关系为。
8.设}),({0≥t t X 是泊松过程,且对于任意012≥>t t 则{(5)6|(3)4}______P X X ===9.更新方程()()()()0tK t H t K t s dF s =+-⎰解的一般形式为。
10.记()(),0n EX a t M M t μ=≥→∞-→对一切,当时,t+a 。
评卷人二、证明题(本大题共4道小题,每题8分,共32分)1.设A,B,C 为三个随机事件,证明条件概率的乘法公式:P(BC A )=P(B A )P(C AB)。
2.设{X (t ),t ?0}是独立增量过程,且X (0)=0,证明{X (t ),t ?0}是一个马尔科夫过程。
3.设{}n X ,n 0≥为马尔科夫链,状态空间为I ,则对任意整数n 0,1<n l ≥≤和i,j I ∈,n 步转移概率(n)()(n-)ijik kjk Ip p p l l ∈=∑,称此式为切普曼—科尔莫哥洛夫方程,证明并说明其意义。