随机过程作业和答案第一二章
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1 随机过程作业
第一章
P9例题6:随机过程X(t)=A+Bt, t≥0, 其中A和B是独立随机变量,分布服从正态分布N(0,
1)。求X(t)的一维和二维分布。
解 先求一维分布。当t固定,X(t)是随机变量,因为
EX(t)=EA+tEB=0, DX(t)=DA+2tDB=1+2t
故X(t)具有正态分布N(0, 1+2t)。这亦是随机过程X(t)的一维分布。
再求二维分布。当
1t,
2t固定,
X(
1t)=A+B
1t, X(
2t)=A+B
2t
因A、B独立同正态分布,故(A, B)T亦为二维正态分布。则其线性变换也服从正态分布。
且
所以二维分布是数学期望为(0, 0)T,协方差矩阵 的二维正态分布。
P10例题7:随机过程X(t)=Acost, -∞ A 1 2 3 P 1/3 1/3 1/3 求 (1) 一维分布函数 (2) 二维分布函数 解 (1) 先求 所以 2 222 11211)DX(t ,1)DX(t , 0)EX(t , 0)(tttEX 212121211))(())()X(t())X(t),(cov(ttBtABtAEtXEtX 2 221212 1 1111 tttttt ) 3π ,0xxF) 2π F(x;xF ;,( ),4;( 21 ( ;) 4Fx 。2 X()cos, 442AA 显然,三值,,易知它仅取2 23 2 22 2 {()} 42PX 2 {cos} 42PA 1 P{A1}, 3 31 }2 23 ) 4({ , 31 }2) 4({ XPXP同理, 2 23 x 1,2 23 x2 , 32 2 x 22 , 3122 x 0 ) 4; ( , xF 2 进而有 P18例题1:具有随机初相位的简谐波 其中a与 是正常数,而 服从在区间[0,2 ]上的均匀分布, 求X(t)的数学期望方差和相关函数。 解 由题设, 的分布密度为 数学期望 相关函数 方差 P18例题2:随机过程X(t)总共有两条样本曲线 值,所以,它只取显然,。再求00 2cos) 2X( ) 2; ( AxF 0 x1,0 x0, ) 2; ( xF ) 3Acos, 0cos{) 30, ;,F(x )2( 2121xxAPx计算 }2A, {} 2A , { 2121xxAPxxAP 122211 2 },2{2 },{ xxxAPxxxAP 当当 23 x,2x 3,2123 x1 ,2x 32,2 321x 21 ,2x 21,2 3121 x,2x 1,2 ,0 ) 30, ;,F(x 212121212121212121212121 21 xxxxxxxxxxxxxxxx x 或,当或,当或,当或当 t- , )cos()( 0tatX 1 , 0<<2 ()2 0 , f 其它 Xm(t)EX(t)2 0 01 cos() 2atd 0[cos()]Eat0 1212(,)[()()] XRttEXtXt 0102[cos()cos()]Eatat 2 2 0102 01 cos()cos() 2attd 2 2 012012 01 {cos()cos[()2]} 22a ttttd 2 021cos() 2a tt 2 12()(,)() XXXDtRttmt2 2a 121 12 (,)cos, (,)(,)cos >0,, (,)12XXtatXtXtat 21 aP(w)=,P(w)=m(t) 33 tt X其中常数且试求X(t)的数学期望和 相关函数R。 3 解 数学期望 相关函数 P38习题1:设随机过程 其中 0是正常数,而X是标 准正态变量。试求)(tX的一维概率分布。 解:X(t)=Xcos 0t t- 1)当)(tX=0时,Xcos 0t=0 得 t= 01 (k+ 21 )(k=0, 1, 2,…..) 此时, 10tXP 2) 0tXcos0tX 0时当 得t 01 (k+ 21 )(k=0, 1, 2,…..) 因为X是标准正态变量 所以 1)x(D,0)x(E 所以 tcostXcosD)X(tD0tXcosE)X(tE 02 0201 所以)X(t 1的一维概率分布为 t2cosx 0022 e 2tcos1 tx,f (k=0, 1, 2,…..) P38习题2:利用投掷一枚硬币的试验,定义概率各为 21 。试确定 tX的一维分布函数 F(x; 21 )和F(x;1),以及二维分布函数F( 1x; 2x;1; 21 )。 解:1)出现正面时,X( 21 )= 2cos =0 出现反面时,X( 21 )=2 21 =1 又因为: 21 1 21 , 21 0 21 XPXP Xm(t)EX(t)21 cos(cos) 33atatcos 3a t 1212(,)[()()] XRttEXtXt 121221 (coscos)(cos)(cos) 33atatatat 2 12coscosatt t- , cos)( 0tXtX