概率论与数理统计__复习提纲
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概率论与数理统计复习提纲一,事件的运算如果A ,B ,C 为三事件,则A +B +C 为至少一次发生, C B A ++为至少一次不发生,AB +BC +AC 和ABCC AB C B A BCA +++都是至少两次发生, C ABC B A BC A ++为恰有两次发生. C B A C B A C B A ++为恰有一次发生, 等等, 要善于将语言翻译成事件运算公式以及将公式翻译成语言.. 二, 加法法则与乘法法则如A 与B 互不相容, 则P (A +B )=P (A )+P (B )P (AB )=P (A )P (B |A ) 而对于任给的A 与B 有P (A +B )=P (A )+P (B )P (AB ) (1)因此, P (A +B ),P (A ),P (B ),P (AB )这四个概率只要知道三个,剩下一个就能够求出来. 而P (AB )=P (A )P (B |A ), 因此P (A +B ),P (A ),P (B ),P (B |A )只要知道三个, 剩下的一个就能够求出来.)()()(AB P A P B A P -=也是常用式子三, 全概率公式和贝叶斯公式 设A 1,A 2,…,构成完备事件组, 则任给事件B 有∑=iiiA B P A P B P )|()()( (全概率公式),及,...)2,1(,)|()()|()()|(==∑m A B P A P A B P A P B A P iiim m m (贝叶斯公式)其中, 最常用的完备事件组, 就是一个事件A 与它的逆A , 即任给事件A ,B 有 )|()()|()()(A B P A P A B P A P B P +=)|()()|()()|()()|(A B P A P A B P A P A B P A P B A P +=通常是将试验想象为分为两步做, 第一步的结果将导致A 或者A 之一发生, 而这将影响到第二步的结果的事件B 是否发生的概率. 如果是已知第一步的各事件概率及第一步各事件发生条件下第二步事件B 发生的概率, 并要求B 发生的概率, 就用全概率公式. 而如果是要求在第二步事件B 已经发生条件下第一步各事件的概率, 就用贝叶斯公式. 四, 随机变量及分布 1. 离散型随机变量一元: P (ξ=x k )=p k (k =1,2,…), 性质:1=∑kk p二元: P {ξ=x k , η=y j )=p ij (i ,j =1,2,…) 边缘分布与联合分布的关系:)2()1(){){jiij j i jij i pp y P p p x P ======∑∑ηξ2. 连续型随机变量)(~x ϕξ, ⎰=<<badx x b a P )()(ϕξ, 性质:1)(=⎰+∞∞-dx x ϕ分布函数为⎰∞-=≤=xdtt x P x F )()()(ϕξ, 且有)()(x x F ϕ='如ξ~φ(x ), η=f (ξ), 则求η的概率密度函数的办法, 是先求η的分布函数F η(x ),))(()()(x f P x P x F ≤=≤=ξηη,然后对F η(x )求导即得η的概率密度函数. 五, 随机变量的数字特征 数学期望:离散型: ∑∞==1k kkp xE ξ连续型: ⎰+∞∞-=dx x x E )(ϕξ性质: E ( + )=E + , E ( )=E E方差:离散型: 先计算∑∞==122k kkp xE ξ, 则22)(ξξξE E D -=连续型: 先计算,)(22⎰+∞∞-=dx x x E ϕξ则22)(ξξξE E D -=性质: 如 , 相互独立, 则D ( + )=D +D , D( )=D +D协方差和相关系数:计算两个随机变量 和 的协方差cov ( , )和相关系数 的关键是计算 ( ,离散型: ∑∑=ijijj ip y xE )(ξη则cov ( , )=E ( E ( )E ( )ηξηξρD D ),cov(=六, 几种常用的分布 二项分布 ξ~B (n ,p )是指kn kkn p p C k P --==)1(}{ξ.它描述了贝努里独立试验概型中, 事件A 发生k 次的概率. 试验可以同时进行, 也可以依次进行. 超几何分布将N 个元素分为N 1个和N 2个两类, N 1+N 2=N , 从中任取n 个, 其中N 1个元素的个数是一随机变量 , 服从超几何分布, 且有n Nkn N kN C C C k P -==21)(ξ普阿松分布服从普阿松分布, 是指其概率函数为,2,1,0,!)(===-k ek k P kλλξ正态分布服从正态分布, 即 ~222)(21)(σμσπϕ--=x ex , 记作 ~N ( , 2).服从标准正态分布 ~N (, )性质: 如果 ~N (, ), 则a +b ~N (b , a 2)指数分布服从指数分布, 即⎪⎩⎪⎨⎧≤>=-001)(~x x ex x λλϕξ它的分布函数为⎩⎨⎧≥-<=-0100)(x ex x F xλ七, 统计量 假设 是总体, E = , D = 2, 而(X 1,…,X n )是取自总体 的样本, 则EX i = , DX i = 2 (i =1,…,n )样本均值∑==ni iX nX 11, 样本方差∑=--=ni iX Xn S 122)(11样本标准差∑=--=ni iX X n S 12)(11nX D X E 2,σμ==八、典型例题 习题一1.为了防止意外,在矿内同时设有两种警报系统和,每种系统单独使用时,其有效概率为,为,在失灵条件下,有效的概率为,求:⑴ 发生意外时,这两种报警系统至少有一个有效的概率? ⑵失灵条件下,有效的概率?[解答] ⑴ 由题意可得即得则⑵ 由题意可得2.三个箱子,第一个箱子中有个黑球个白球,第二个箱子中有个黑球个白球,第三个箱子有个黑球个白球,现在随机的取一个箱子,在从这个箱子中取一个球,问; ⑴ 这个球是白球的概率?⑵已知取出的球为白球,此球属于第二个箱子的概率?﹛从第个箱子中取到白球﹜[解答] 设﹛取到白球﹜⑴由全概率公式可得⑵由贝叶斯公式可得3.假使有两箱同种零件:第一箱内装件,第二箱内装件,其中件一等品,现在从两箱中随意挑出一箱,然后从该箱中先后随机取出两个零件(取回的零件不放回),求:?⑴先取的零件是一等品的概率⑵在先取出的零件是一等品的条件下,第二次取出的零件仍是一等品的条件概率[解答] 设﹛被挑出的是第箱﹜﹛第次取出的零件是一等品﹜则,,⑴⑵由全概率公式可得4.袋中有个球,其中有个是新的,第一次比赛时从中任取个用,比赛结束后仍放回袋中,第二次比赛再从袋中任取个,求:⑴第二次取出的球都是新球的概率?⑵又已知第二次取出的球都是新球,第一次取到的都是新球的概率?﹛第次取到新球﹜[解答] 设﹛第二次取到新球﹜⑴⑵5.设甲乙两袋,甲袋中装有个白球,个红球,乙袋中装有个白球,个红球,现在从甲袋中任取一只放入乙袋,再从乙袋中任取一球,问取到白球的概率?[解答] 设﹛从甲袋中取到白球﹜﹛从甲袋中取到红球﹜﹛从乙袋中取到白球﹜则6.设有来自三个地区的各名,名和名考生的报名表,其中女生的报名表分别为份,份和份,随机地取一个地区的报名表,从中先后抽出两份,?⑴求先抽到的一份中是女生表的概率⑵已知后抽到的一份是男生表,求先抽到的一份是女生表的概率?﹛报名表是区考生的﹜[解答] 设次取到的报名表是男生的﹜﹛第则;, ,⑴⑵由全概率公式可得于是7.架长机和架僚机一同飞往某目的地进行轰炸,但要到达目的地,非有无线电导航不可,而只有长机具有此项设备,一旦到达目的地,各机将独立的进行轰炸,且炸毁目的地的概率均为,在到达目的地之前,必须经过高射炮阵地上空,此时任一机被击落的概率为,求目标被炸毁的概率.[解答] {目标被炸}{长机到达目的地}{长机与一架僚机到达目的地}{长机与两架僚机到达目的地}表示长机到达表示一架僚机到达表示另一架僚机到达习题二一.填空题1.设随机变量~,~,若,则_[解答] ,可得则2.已知随机变量只能取四个数,其相应的概率依次为,则_[解答] 由,可得,解得4.设在上服从均匀分布,则方程有实根的概率为_[解答] {方程有实根}6.已知联合密度为,则_,的边缘概率密度_[解答] 由,可得,得7.设平面区域由曲线及直线所围成,二维随机变量在上服从均匀分布,则关于的边缘密度在处的值为_[解答] 区域的面积为,由题意可得的概率密度为则关于的边缘密度在处的值为三.证明题2.设是相互独立的随机变量,他们分别服从参数为的泊松分布,证明:服从参数为的泊松分布.证明:因为,于是=即服从参数为的泊松分布.3.设是分布函数,证明:对于任意,函数也是分布函数.证明:作积分变换,则⑴是分布函数,于是即,有⑵是分布函数,对于任意所以是递增函数.⑶是分布函数,所以对,当时,,于是由任意性可知,即右连续.⑷因为所以对,当时,,当时,,于是当时由任意性可知当时由任意性可知综上所述,也是分布函数.四.计算题2.某射手有发子弹,射击一次命中率为,如果他命中目标就停止射击,命不中就一直射击到用完发子弹,求所用子弹数的分布密度.[解答] 由题意可得的分布率为即的分布率为6.随机变量的分布密度为求:⑴常数. ⑵⑶分布函数.[解答] ⑴由的性质可得即⑵⑶当时,当时,当时,所以的分布函数为7.设测量从某地到某一目标的距离时带有的随机误差具有分布密度函数求:⑴测量误差的绝对值不超过的概率.⑵接连测量三次,每次测量是相互独立进行的,则至少有一次误差的绝对值不超过的概率.[解答] ⑴由题意可得~,则⑵~则8.设电子元件的寿命具有密度为问在小时内,⑴三只元件中没有一只损坏的概率是多少?⑵三只元件中全损坏的概率是多少?⑶只有一只元件损坏的概率是多少?[解答] 以表示第只电子元件的寿命,以表示事件“在使用小时内,第只电子元件损坏”,则⑴⑵⑶9.对圆片直径进行测量,其值在上均匀分布,求圆片面积的概率分布.[解答] 设圆片直径的测得值为,面积为,则,又的分布密度为由,有,在为单调函数,则,则故11.设服从参数为的分布,在下,关于的条件分布为表,表所示求的联合概率分布,以及在时,关于的条件分布.[解答] 由题意可知,,所以又所以的联合概率分布为在时,关于的条件分布为12.设随机变量相互独立,并在上服从均匀分布,求随机变量的分布密度.[解答] 由题意可得由于相互独立,故的联合分布密度函数为⑴当时,,所以⑵当时,,所以⑶当时,,所以所以13.设相互独立,分布密度分别为求随机变量的分布密度.[解答] 由于相互独立,故的联合分布密度函数为则的分布函数为当时,当时,所以的分布密度为,即14.设相互独立,且在上均匀分布,求使方程有实根的概率. [解答] 在上均匀分布,则的分布密度为又相互独立,所以~方程有实根条件是即所以15.设的密度为求:⑴; ⑵[解答] ⑴⑵16.假设随机变量服从参数为的指数分布,随机变量⑴求和联合概率分布;⑵求[解答] 随机变量服从参数为的指数分布,则由题意可得⑵习题 35.设~,(为正整数),则_[解答] 由题意有(奇函数)所以故6.设随机变量在区间上服从均匀分布,随机变量,则方差_[解答] 由题意可得则,所以7.若随机变量相互独立,且服从相同的两点分布,则服从_分布,_,_.[解答] 设为事件发生的概率,则由题意可得所以一.选择题1.设随机变量与独立同分布,记,则随机变量与必然不独立独立相关系数为零相关系数为零[解答]所以与互不相关,故选择,但与互不相关却不能推断出与相互独立.2.设,则不存在[解答] 由于为非收敛数列,所以不存在,故应该选.4.已知与的联合分布如下表所示,则有不独立与独立与与不相关与彼此独立且相关[解答] 与的边缘分布律分别为~~则可计算得,所以与相关,又所以与不独立,故应该选.9.随机变量与不相关的充分必要条件为[解答] 不相关的充要条件是,则即,于是,所以选.10.人的体重~,,,个人的平均体重为,则下列结论正确的是[解答] 由题意可知,则所以应该选.三.证明题1.设是随机变量,是常数,证明:,其中.证明:和为相互独立的随机变量,其分布密度为2.设,证明:他们的卷积,即随机变量的分布密度也服从正态分布.证明:由题意可知和服从分布,则令,得即也服从分布.3.设相互独立,证明:证明:因为相互独立,所以于是又从而和为随机变量的任意两个可取值,分别为其数学期望与方差,则4.设证明:四.计算题1.设的分布律为,求.[解答]2.设随机变量具有概率密度为,求.[解答]3.设随机变量和的联合分布为求[解答] 的概率分布为则4.一汽车沿一街道行使需要通过三个设有红绿信号灯路口,每个信号灯为红或绿与其他信号灯为红或绿相互独立,且红绿两种信号显示的时间相等,以表示该汽车首次遇到红灯前已通过的路口的个数,求:⑴的概率分布;⑵以表示事件“汽车在第个路口首次遇到红灯”,则[解答] ⑴的取值应该为,且相互独立,则⑵5.设的分布密度求.[解答]服从区域上的均匀分布,求相关系数.6.设[解答] 因为的面积为,故和的联合密度函数为于是即则又则7.在长为的线段上任选两点,求两点间距离的数学期望与方差.[解答] 设分别表示两点的坐标,服从区域上的均匀分布,其联合密度函数为令,则的分布密度为当时,当时,于是当时,区域包含整个正方形区域,则即则密度函数为所以8.设为服从正态分布的随机变量,且相互独立,求. [解答]9.设随机变量的分布函数为求.[解答]10.设的联合密度为求. [解答]所以同理可得又故11.假设一部机器在一年内发生故障的概率为,机器发生故障时全天停止工作,若一周个工作日里无故障,可获利润万元,发生一次故障仍可获利润万元;发生二次故障所获利润万元;发生三次或三次以上故障就要亏损万元,求一周内期望利润是多少?[解答] 以表示一周内机器发生故障天数,且~,则以表示所获利润,则(万元)12.设二维随机变量的密度函数为其中和都是二维正态密度函数,且它们对应的二维随机变量的相关系数分别为和.他们的边缘密度函数所对应的随机变量的数学期望都是零,方差都是.⑴求随机变量和的密度函数和,及和的相关系数;⑵问与是否独立?为什么?[解答] ⑴二维正态密度函数两个边缘密度都是正态密度函数,因此和两个边缘密度为标准正态密度函数,即同理可得由于~,~,则,又所以相关系数⑵由题意可设由于,所以与不独立.。