第6章数理统计的基本概念习题及答案
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习题一、基本概念1.解:设12345,,,,X X X X X 为总体的样本1)51151~(1,) (,,)(1)i ix x i X B p f x x p p -==-∏ 555(1)11(1),5x x i i p p x x -==-=∑2)λλλλλ55155151!!),,( )(~-==-∏∏==e x ex x x f P X i ixi i xi3)5155111~(,) (,,),,1,...,5()i X U a b f x x a xi b i b a b a ===≤≤=--∏所以5151,,1,...,5()(,,)0,a xi b i b a f x x ⎧≤≤=⎪-=⎨⎪⎩其他4)()⎪⎭⎫ ⎝⎛-==∑∏=-=-5122/55125121exp 221),,( )1,(~2i i i x x e x x f N X i ππμ2.解:因为0110,(),1,n k k k x x k F x x x x nx x ++<⎧⎪⎪≤<⎨⎪≥⎪⎩,所以40,00.3,010.65,12()0.8,230.9,341,4x x x F x x x x <⎧⎪≤<⎪⎪≤<⎨≤<⎪⎪≤<⎪≥⎩3.解:它近似服从均值为172,方差为5.64的正态分布,即(172,5.64)N4.解:()55-5 510/2- -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛<<-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛<=<k X k P k X P k X P μμμ 因k 较大()()()()()()()-555(15)2510.950.95P X k k k k k k k μ<≈Φ-Φ-=Φ--Φ=Φ-=Φ=,5 1.65,0.33k k ==查表5.解:()-5250.853.8 1.1429 1.7143(1.7143)( 1.14296.3/6X P X P ⎛⎫<<=-<<=Φ-Φ- ⎪⎝⎭)0.9564(10.8729)0.8293 =--=6.解:()()()~(20,0.3),~(20,0.2),~(0,0.5),0.3 0.30.3Y N Z N Y Z Y Z N P Y Z P Y Z P Y Z -->=->+-<-设与相互独立,0.42430.42431(0.4243)(1(0.4243))22(0.4243)P P ⎫⎫=>=+<-⎪⎪⎭⎭=-Φ+-Φ=-Φ220.66280.6744=-⨯=7.解:101010222111~(0,4),~(0,1),2111 10.05,0.95444444ii i i i i i i X X N N c c c P X P X P X ===⎛⎫⎛⎫⎛⎫>=-≤=≤= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑∑则查卡方分位数表 c/4=18.31,c=73.248.解:由已知条件得:(1,),1()i X Y B p p F μ=-由i X 互相独立,知i Y 也互相独立,所以1(,),1().ni X i Y B n p p F μ==-∑9.解:1) )1(,)1(,2p Np DX ES np Np n DX X D Np EX X E -==-==== 2) λλλ======DX ES nn DX X D EX X E 2,, 3) ()()12,12,2222a b DX ES n a b n DX X D b a EX X E -==-==+==4) 1,1,2======DX ES nn DX X D EX X E μ 10.解:1) ()22212)1()1()1()1(σ-=-=-=-=-∑=n DX n ES n S n E X X E ni i2)()222242221(1)(1)(1), ~(1)ni i n S n S D X X D n S D n σχσσ=⎛⎫---=-=- ⎪⎝⎭∑ ()2412(1)ni i D X X n σ=∴-=-∑11.解:ππππππn X E dt e dy ey dy ey X nE Y E nn DY X E EY N X n Y n N X t y y 2)(,2)1(222222||21)(),11,0(),1,0(~),/1,0(~)102222==Γ==========-∞+-∞+-∞+∞-⎰⎰⎰ 令ππππππ211,2)1(222222||21),1,0(~)21102222===Γ====∑∑⎰⎰⎰==-∞+-∞+-∞+∞-n i i n i i t x x X E n X n E dt e dx ex dx ex X E N X12.解:1) ()2224X E X E X E n μμ-=-=()244100.1X X D E n n⎡⎤=+=+≤⎢⎥⎣⎦ 40n ∴≥2)222211,2u u X u E u e du u du +∞+∞---∞-===⎰⎰222220022002(1)0.1,80010,254.6,255u uutue du ue duue d e dtE X En nμπ+∞+∞--+∞+∞--===Γ=-==≤≥≥=∴≥⎰⎰⎰⎰3) ()()111P X P X Pμμ⎛-≤=-≤-≤=≤≤⎝⎭0.975210.95,2221.96,15.36,162u n n⎛⎫⎛⎫⎛=Φ-Φ-=Φ-≥⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭≥=≥≥13.解:()()()112221111111,n ni ii iY XY X a X na X an b b n bEY EX a S Sb b==⎛⎫=-=-=-⎪⎝⎭=-=∑∑14.解:1)12345~(0,2),~(0,3)X X N X X X N+++~~(0,1)N N1111,, 2.23c d n∴===2)()2345222212~(2),~(1)3X X XX Xχχ+++()()22122234523~(2,1),,2,123XX F c m n X X X +===++15.解:设1(1,)p F n α-=,即()1(1P F p P p α≤=-⇔≤≤=-()()12()2()12P T P T p P T p pP T ⇔≤-≤=-⇔≤=-⇔≤=-122112()()(1,)p p p t n tn F n α---=∴==16.解:()()()()()()()()()121222222221212222212121212212221212~(0,2),~(0,~~(0,1)~~(2)2210.1,2X X N X X N N N X X X X t P t P X X X X X X X X X X t P X X X X c χχ+-+⎛⎫⎛⎫++>=> ⎪ ⎪ ⎪ ⎪++-++-⎝⎭⎝⎭⎧⎫+⎪⎪=-≤=⎨⎬++-⎪⎪⎩⎭=0.9(1,2)8.532tF ==17.证明: 1)2211122211()0,(),(0,)1(1)(1)n n n n n E X X D X X XX N nnn S n t n σσχσ+++++-=-=∴---=- 又2)2211111()0,(),(0,)n n n n n E X X D X X X X N nnσσ+++++-=-=∴- 3)2211111()0,(),(0,)n n E X X D X X X X N n nσσ---=-=∴- 18. 解:()()()62,47.61,96.125.0,975.025.0,95.0125.0225.0/25.025.0975.0≥≥=≥≥Φ≥-Φ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≤-≤-=≤-n n u n n n n n X n P X P σμσμ 19.解[,]0,1,[,](),(),0,[,]1,X U a b x a x a b x af x F x a x b b a b a x a b x b ≤⎧⎧⎪∈-⎪⎪∴==<≤-⎨⎨-⎪⎪∉⎩>⎪⎩1(1)()(1())()n f x n F x f x -∴=-111()1(),[,]0,[,]1(),[,]()(())()0,[,]n n n n b a n x a b b a b a x a b x a n x a b f x n F x f x b a b ax a b ----⎧∈⎪=--⎨⎪∉⎩-⎧∈⎪==--⎨⎪∉⎩20.解:()()()()()()()55(1)(1)11515555555(5)111011011011101211121(1(1))1(11(1))1(1)0.5785121515 1.5(1.5)0.93320.70772i i i i i i i i i i P X P X P X P X X P X P X P X P =====<=-≥=-≥=--≤⎛-⎫⎛⎫=--≤- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭=--Φ-=--+Φ=-Φ=-⎛⎫<==<=<=Φ== ⎪⎝⎭∏∏∏∏∏21. 解:1)因为21~(0,)mi i X N m σ=∑,从而~(0,1)miXN ∑2221~()m ni i m Xn χσ+=+∑,所以~()miX t n ξ=2)因为22211~()mii Xm χσ=∑,22211~()m nii m Xn χσ+=+∑所以2121~(,)mi i m ni i m n X F m n m X =+=+∑∑3)因为21~(0,)mii XN m σ=∑,21~(0,)m nii m XN n σ+=+∑所以2212()~(1)mi i X m χσ=∑,2212()~(1)m ni i m X n χσ+=+∑故 222221111~(2)m m n i i i i m X X m n χσσ+==+⎛⎫⎛⎫+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∑∑22.解:由Th1.4.1 (2)()(),95.047.321),1(~122222=⎪⎪⎭⎫⎝⎛≤---σχσS n P n S n查表:n 121,n 22-==23.解:由推论1.4.3(2)05.095.0139.2139.2),14,19(~222122212221=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≤-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛>S S P S S P F S S 24.解: 1)()()94.005.099.057.3785.10)20(~),1,0(~),,0(~2201222220122=-=≤≤=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=---∑∑==χχχσμσμσμσμP X XN X N X i i i ii i2)()895.01.0995.058.381965.11),19(~192222222012=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≤≤=-∑=σχσσS P S X Xi i25. 解:1)()4532.07734.0221)75.0(21431435/2080380=⨯-=+Φ-=⎪⎭⎫ ⎝⎛≤-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛>-=>-U P X P X P2)()()05.01975.021064.21064.25/2674.780380=+⨯-=≤-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛>-=>-T P X P X P 26.解: 1)8413.0120472.4472.4=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛<-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛<-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+<σσσa X P a X P a X P 2)2222222222223132222222S P S P S P S P σσσσσσσσ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫-<=-<-<=<<=<< ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭22199.528.50.950.050.9S P σ⎛⎫=<<=-= ⎪⎝⎭3)3676.3,328.120,1.020,9.02012020/1===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≤=⎪⎪⎭⎫⎝⎛≤-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛>-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛>-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛>-c c c T P cT P cS X P c S X P c X S P μμμ27.解:22cov(,)(,)1()()1cov(,)()1(,)1i j i j i j i j i j i j X X X X r X X X X n D X X D X X nX X X X E X X X X X X X X nr X X X X n σσ----=--=-=--=---=-∴--=--28.解:()2221212)1(2)1(,)1(,21),2,2(~σσμ-=-=-=-===+=∑∑==+n ES n ET S n Y Y T X Y n Y N X X Y Y Y ni i ni i in i i 令习题二、参数估计1. 解: 矩估计()1 3.40.10.20.90.80.70.766X =+++++= ()()11111ln ln(1)ln nnni ii i nii L x x L n x αααααα===⎡⎤=+=+⎣⎦=++∏∏∑121ln ln 01ˆ10.2112ln ni i n ii d n L x d n x αααα====+=+=--=∑∑3077.0121ˆ,212)1()1(110121=--==++=++=+=⎰++X X X x dx x EX αααααααα所以12112ˆˆ,11ln nii X n X X αα=⎛⎫ ⎪- ⎪==-+-⎪ ⎪⎝⎭∑,12ˆˆ0.3079,0.2112αα≈≈ 2.解:1)3077.02ˆ,21====X X EX θθ111ln 0nni L nL θθθ====-=∏无解,依定义:21ˆmax ii nX θ≤≤=2)矩法:211ˆˆ1.2,0.472212EX DX θθ====极大似然估计:22ˆˆ1.1,0.1833212EX DX θθ====3.1)解:矩法估计:111ˆ,EX X Xλλ===最大似然估计:111,ln ln niii nnx x ni i i L eeL n L x λλλλλ=--==∑===-∑∏2111ˆln 0,ni ni ii d n nL x d Xxλλλ===-===∑∑ 2)解:~()X P λ矩估计:X X EX ===1ˆ,λλ最大似然估计:1,ln ln ixnxnn i i iiL eeL n nx x x x λλλλλλ--====-+-∑∏∏2ˆln 0,d nx L n X d λλλ=-+== 3)解:矩估计:()2,212b a a bEX DX -+== 联立方程:()2*221ˆ2ˆa X b X a bX b a M ⎧=-⎪→+⎧=⎪⎪⎨-⎪=⎪⎩⎨=+⎪⎩极大似然估计:依照定义,11ˆˆmin ,max i ii ni naX b X ≤≤≤≤== 4) 解:矩估计:ln EX dx xxθθ+∞+∞==⎰,不存在22111,ln ln 2ln nnni i i i iL L n x x x θθθ=====-∑∏∏ ln 0n L αθ∂==∂,无解;故,依照定义,(1)ˆX θ= 5)解:矩法:()/0()(1)(2)x txEX e dx t edt αβααβαββ+∞+∞---==+=Γ+Γ⎰⎰X αβ=+=22220()(1)2(2)(3)t EX t e dt αβααββ+∞-=+=Γ+Γ+Γ⎰ 222222122()i M X nααββαββ=++=++==∑22222*2111ˆˆi M X X X M nX βαβ=-=-==-=∑即11ˆˆX X αβ==-==极大似然估计:()()/1111exp ,ln ln i nx n i n L e nx n L n nx αβαβαβββββ---=⎡⎤==--=--+⎢⎥⎣⎦∏2ln 0,ln ()0n n n L L x ααββββ∂∂===-+-=∂∂ α无解,依定义有:(1)(1)ˆˆ,L L X X X X αβα==-=- 7)解: 矩法:22223222(2)x x t x EX dx dte dt X θθθ+∞+∞+∞---=====⎰⎰⎰ˆMθ=极大似然估计:22222211iixnxn ni ii iL x eθθ--==∑⎛⎫== ⎪⎝⎭∏∏222ln ln43ln ln iixL n n n xθθ=---∑∑233ˆln20,iLxnLθθθθ∂=-+==∂∑8)解:矩法:2222222222022222223(1)(1)[(1)](1)(1)(1)1221x x x x x xxxd dEX x xd dd dq Xdq dq qθθθθθθθθθθθθθ∞∞∞-===∞==--=-=---=====-∑∑∑∑2ˆM Xθ=极大似然估计:22221(1)(1)(1)(1)ln2ln(2)ln(1)ln(1)inx n nx ni iiiL x xL n nx n xθθθθθθ--==--=--=+--+-∏∏∑222ˆln0,1Ln nx nLXθθθθ∂-=-==∂-4解:11112112(,,)(1)(1)ln(,,)ln(1)ln(1)n ni ii i i iy yny y nninL p y y y p p p pL p y y y ny p n y p==--=∑∑=-=-=+--∏12(,,)0(1)ny pd L p y y y ndp p p-==-ˆp Y=记001,;0,i i i iy x a y x a=≥=<则(1,)iY B p;1,ln ln i nx n nx i L e e L n nx λλλλλλ--====-∏711120000ˆln 0,,2010001000i i i d n L nx X x v d X λλλ==-=====∑ 1ˆ0.05Xλ== 6解:因为其寿命服从正态分布,所以极大似然估计为:2211ˆˆ,()ni i x x n μσμ===-∑ 根据样本数据得到:2ˆˆ997.1,17235.811μσ==。
49第六章 数理统计的基本概念一.填空题1.若n ξξξ,,,21 是取自正态总体),(2σμN 的样本,则∑==ni i n 11ξξ服从分布 )n,(N 2σμ .2.样本),,,(n X X X 21来自总体),(~2σμN X 则~)(221nS n σ- )(1χ2-n ; ~)(nS n X μ- _)(1-n t __。
其中X 为样本均值,∑=--=n i n X X n S 12211)(。
3.设4321X X X X ,,,是来自正态总体).(220N 的简单随机样本,=a X4.1(,y U5. 设X 为X6. 令T =, 则2~T F (1,n ) 分布.解:由T =, 得22X T Y n =. 因为随机变量~(0,1)X N , 所以22~(1).X χ再由随机变量X 与Y 相互独立, 根据F 分布的构造, 得22~(1,).X T F n Y n=507. 设12,,,n X X X 是总体(0,1)N 的样本, 则统计量222111n k k X n X =-∑服从的分布为(1,1)F n - (需写出分布的自由度).解:由~(0,1),1,2,,i X N i n = 知222212~(1),~(1)nk k X X n χχ=-∑, 于是22122211(1)1~(1,1)./11nkn k k k Xn X F n X n X ==-=--∑∑8. 总体21234~(1,2),,,,X N X X X X 为总体X 的一个样本,设从9. 对”)(1) 在 , 则 样 本 对 )(2) 若 0≠-θθ)ˆ(E 则 称 θ为 θ 的 渐 近 无 偏 估 计 量 .( 错 )(3) 设总体X 的期望E(X),方差D(X)均存在,21x x , 是X 的一个样本 ,则统计量213231x x +是 E(X) 的无偏估计量。
( 对 )(4) 若 θθθ==)ˆ()ˆ(21E E 且 )ˆ()ˆ(21θθD D <则 以 θ2估 计 θ 较 以 θ1估 计 θ 有 效 。
第六、七、八章 数理统计 (抽样分布、参数估计、假设检验)一、思考题1.统计抽样工作中,得到的都是具体数值,即样本值。
为什么说样本是随机变量? 2.参数的区间估计中,参数与置信区间谁是随机的?3.假设检验中两类错误的关系如何?要想同时减少犯两类错误的概率,办法是什么? 4.在单边检验问题中,建立原假设与备择假设的原则是什么? 二、单项选择题1. 设)1(,,,,21>n X X X n 是来自正态总体),(2σμN 的一个简单随机样本,X 为样本均值,则}|{|εμ<-X P ( )}|{|εμ<-X P 。
(A )>(B )<(C )≥(D )≤2. 设n X X X ,,,21 是来自正态总体),(2σμN 的一个简单随机样本,X 和S 2分别为样本均值和样本方差,则∑=⎪⎭⎫⎝⎛-ni i X 12σμ~( )。
(A ) )1,0(N (B ))1(2-n χ (C ))(2n χ (D))1(-n t3. 设n X X X ,,,21 是来自正态总体N (0,1)的一个样本,则下列统计量中,服从自由度为n -1的 2χ分布的是 ( )。
(A )∑=ni iX12(B )S 2 (C )(n -1)2X (D )(n -1)S 24. 设n X X X ,,,21 是来自正态总体),0(2σN 的一个样本,则下列统计量中,服从自由度为n -1的t 分布的是 ( )。
(A )SXn (B )SXn (C )2SXn (D )2SXn 5. 设随机变量)(~n t X )1(>n ,21X Y =,则( )。
(A ))(~2n Y χ (B ))1(~2-n Y χ (C ))1,(~n F Y (D )),1(~n F Y 6. 总体均值μ的95%置信区间的意义是指这个区间 ( )。
(A )平均含总体95%的值(B )平均含样本的95﹪的值 (C )有95%的可能含μ的真值 (D )有95%的可能含样本均值X7. 设n X X X ,,,21 是来自总体X 的样本,E(X)= μ,D(X)=σ2,则可以作为σ2的无偏估计量的是( )。
《概率论与数理统计》习题及答案第 六 章1.某厂生产玻璃板,以每块玻璃上的泡疵点个数为数量指标,已知它服从均值为λ的泊松分布,从产品中抽一个容量为n 的样本12,,,n X X X L ,求样本的分布.解 样本12(,,,)n X X X L 的分量独立且均服从与总体相同的分布,故样本的分布为11221(,,,)()nn n ii i P X k X k X k P Xk ======∏L 1!ikni i e k λλ-==∏112!!!ni i n k n e k k k λλ=-∑=L 0,1,i k =L ,1,2,,,i n =L 2.加工某种零件时,每一件需要的时间服从均值为1/λ的指数分布,今以加工时间为零件的数量指标,任取n 件零件构成一个容量为n 的样本,求样本分布。
解 零件的加工时间为总体X ,则~()X E λ,其概率密度为,0,()0,0.x e x f x x λλ-⎧>=⎨≤⎩于是样本12(,,,)n X X X L 的密度为1121,0(,,,)0,.nii ix nnx i n i e x f x x x e λλλλ=--=⎧∑⎪>==⎨⎪⎩∏K 其它 1,2,,i n =L 3.一批产品中有成品L 个,次品M 个,总计N L M =+个。
今从中取容量为2的样本(非简单样本),求样本分布,并验证:当,/N M N p →∞→时样本分布为(6.1)式中2n =的情况。
解 总体~(01)X -,即(0),(1)L MP X P X N N==== 于是样本12(,)X X 的分布如下 121(0,0)1L L P X X N N -===⋅-,12(0,1)1L M P X X N N ===⋅-12(1,0)1M L P X X N N ===⋅-,121(1,1)1M M P X X N N -===⋅- 若N →∞时M p N →,则1Lp N→-,所以2002012(0,0)(1)(1)P X X p p p +-==→-=-012112(0,1)(1)(1)P X X p p p p +-==→-=-102112(1,0)(1)(1)P X X p p p p +-==→-=-2112212(1,1)(1)P X X p p p +-==→=-以上恰好是(6.1)式中2n =的情况.4.设总体X 的容量为100的样本观察值如下:15 20 15 20 25 25 30 15 30 25 15 30 25 35 30 35 20 35 30 25 20 30 20 25 35 30 25 20 30 25 35 25 15 25 35 25 25 30 35 25 35 20 30 30 15 30 40 30 40 15 25 40 20 25 20 15 20 25 25 40 25 25 40 35 25 30 20 35 20 15 35 25 25 30 25 30 25 30 43 25 43 22 20 23 20 25 15 25 20 25 30433545304530454535作总体X 的直方图解 样本值的最小值为15,最大值为45取14.5a =,45.5b =,为保证每个小区间内都包含若干个观察值,将区间[14.5,45.5]分成8个相等的区间。
第六章习题6-11、由一致估计的定义,对0ε∀>{}{}{}()1212max ,,,max ,,,n n P X X X P X X X θεεθεθ-<=-+<<+()()F F εθεθ=+--+()0, 0, 01, X x xF x x x θθθ<⎧⎪=≤≤⎨⎪>⎩及(){}()()()()1212max ,,,n n X X X X X X F x F x F x F x F x ==⋅⋅⋅()1F εθ∴+=(){}()12max ,,,1nn x F P X X X εθεθθ⎫⎛-+=<-+≈- ⎪⎝⎭{}()12max ,,,111()nn x P X X X n θεθ⎫⎛∴-<=--→→∞ ⎪⎝⎭2、证明:EX μ=()1111111ni i n n i i i i nn n i i i i i i i i a X E a E X a a a a μμ======⎫⎛⎪ ⎪ ==⋅=⎪ ⎪⎝⎭∑∑∑∑∑∑ 11niii nii a Xa==∴∑∑是μ的无偏估计量3、证明: ()() ()()22D E E θθθ=-()() ()()()2222E D E D θθθθθθ∴=+=+> 2θ∴不是2θ的无偏估计量4、证明:()~X P λEX λ∴=,()()222E X DX EX λλ=+=+()22E X EX λ∴-=,即()22E X X λ-=用样本矩2211n i i A X n ==∑,1A X =代替相应的总体矩()2E X 、EX所以得2λ的无偏估计量: 22111n i i A A X X n λ==-=-∑ 5、()~,X B n p ,EX np ∴=()()()()22222111E X np p n p np n n p EX n n p =-+=+-=+-()()()()222111E X EX E X X p n n n n -⎫⎛∴=-=⎪ --⎝⎭所以用样本矩2211n i i A X n ==∑,1A X =分别代替总体矩()2E X 、EX得2p 的无偏估计量: ()()()222121111ni i i A A p X X n n n n =-==---∑6、()~,1X N m ,()i E X m ∴=,()1i D X =,(1,2)i =()()()11212212121333333E m E X X E X E X m m m ⎫⎛∴=+=+=+= ⎪⎝⎭()()()1121221414153399999D m D X X D X D X ⎫⎛=+=+=+= ⎪⎝⎭同理可得: ()2E m m =, ()258D m =, ()3E m m =, ()212D m =123,,m m m ∴都是m 的无偏估计量,且在 123,,m m m 中, 3m 的方差最小习题6-21、(1)()11cccEX x c xdx cx dx θθθθθθθθ+∞+∞-+-=⋅==-⎰⎰EXEX cθ∴=-,令X EX =X X c θ∴=-为矩估计量,θ的矩估计值为 x x cθ=-,其中11n i i x x n ==∑似然函数为:()()11211,,,;nnn n n ii i i L x x x c xcx θθθθθθθ-+-====∏∏ ,i x c > 对数似然函数:()()()1ln ln ln 1ln nii L n n c x θθθθ==+-+∑求导,并令其为0,得:1ln ln ln 0ni i d L nn c x d θθ==+-=∑ 1ln ln Lnii nx n cθ=∴=-∑,即θ的最大似然估计量为 1ln ln Lnii nXn cθ==-∑(2)21111EX EX x x dx EX θθθθθ-⎫⎛=⋅=⇒= ⎪--⎝⎭⎰ 以X EX =,得: 21X X θ⎫⎛=⎪ -⎝⎭为θ的矩估计量θ的矩估计值为: 21x x θ⎫⎛=⎪ -⎝⎭,其中11ni i x x n ==∑ 而()1121211,,,;n nnn i i i i L x x x x x θθθθθ--==⎫⎛==⎪⎝⎭∏∏ ,01i x ≤≤()()1ln ln 1ln 2nii nL x θθθ=∴=+-∑令1ln 11ln 022ni i d L n x d θθθ==+⋅⋅=∑, 21ln L ni i n x θ=⎫⎛⎪ ⎪ ∴=⎪⎪⎝⎭∑ 所以θ的最大似然估计量 21ln L ni i n x θ=⎫⎛⎪ ⎪ =⎪ ⎪⎝⎭∑ (3)()~,X B m p ,EXEX mp p m∴=⇒=p ∴的矩估计量: 111n i i X p X X m mn m====∑p ∴的矩估计值为: 11n i i p x mn ==∑ 而()()()111211,,,;11nniii i ii i i nnx m x m x x x x n mm i i L x x x p Cpp C pp ==--==∑∑=-=⋅⋅-∏∏ ,0,1,,ix m = ()()()111ln ln ln ln 1i nnn x mi i i i i L p C x p m x p ====+⋅+-⋅-∑∑∑令() 111ln 111101n n n i i L ii i i d L x m x p x x dp p p mn m ====⋅--⋅=⇒==-∑∑∑ p ∴的最大似然估计量为: 1L p X m=2、(1)()01;2EX xf x dx xdx θθθθ+∞-∞===⎰⎰令11n i i EX X X n ===∑,22X X θθ∴=⇒=2X θ∴= (2)由观测的样本值得:6111(0.30.80.270.350.620.55)0.481766i i x x ===+++++≈∑20.9634x θ∴== 3、由1111122EX X θθθθθ+=⨯+⨯++⨯== 21X θ∴=-为θ的矩估计量 4、设p :抽得废品的概率;1p -:抽得正品的概率 引入{1, i i X i =第次抽到废品0,第次抽到正品,1,2,,60i =()1i P X p ∴==,()01i P X p ==-,且i EX p =所以对样本1260,,,X X X 的一个观测值1260,,,x x x由矩估计法得,p 的估计值为: 601141606015ii p x ====∑,即这批产品的废品率为1155、()()2212213132EX θθθθθ=⨯+⨯-+⨯-=-,()1412133x =⨯++=EX x = , 3526x θ-∴==为矩估计值 ()()()()()()()34511223312121i i i L P X x P X x P X x P X x θθθθθθ========⋅⋅-=-∏()()ln ln25ln ln 1L θθθ=++-令() ln 1155016Ld L d θθθθθ=⨯-=⇒=- 6、(1)λ的最大似然估计 LX λ=, ()0LX P X e e λ--∴=== (2)设X :一个扳道员在五年内引起的严重事故的次数()~X P λ∴,122n =得样本均值:5011(044142221394452) 1.123122122r r x r s ==⨯⋅=⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑()1.12300.3253x P X e e --∴====习题6-33、从总体中抽取容量为n 的样本12,,,n X X X 由中心极限定理:()~0,1,/X U N n nμσ-=→∞(1)当2σ已知时,近似得到μ的置信度为1α-的置信区间为:22,X u X u n n αασσ⎫⎛-⋅+⋅⎪ ⎝⎭ (2)当2σ未知时,用2σ的无偏点估计2s 代替2σ:~(0,1),/X N n s nμ-→∞于是得到μ的置信度为1α-的置信区间为:22,s s X u X u n n αα⎫⎛-⋅+⋅⎪ ⎝⎭一般要求30n ≥才能使用上述公式,称为大样本区间估计 4、40n = 属于大样本,2,X N n σμ⎫⎛∴⎪ ⎝⎭ 近似μ∴的95%的置信区间近似为:2x u n ασ⎫⎛±⋅⎪ ⎝⎭其中642x =,3σ=,40 6.32n =≈,21.96u α=()23642 1.966420.9340x u n ασ⎫⎛⎫⎛∴±⋅=±⨯≈±⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭故μ的95%的置信区间上限为642.93,下限为641.075、100n =属于大样本,2~,X N n σμ⎛⎫∴ ⎪⎝⎭近似μ∴的99%的置信区间近似为:2x u n ασ⎫⎛±⋅⎪ ⎝⎭其中10x =,3σ=,100n =,22.58u α=()()2310 2.58100.7749.226,10.774100x u n ασ⎛⎫⎛⎫∴±⋅=±⨯=±= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭由此可知最少要准备10.77410000107740()kg ⨯=这种商品,才能以0.99的概率满足要求。
.第六章 数理统计的基本概念一.填空题1.若n ξξξ,,,21Λ是取自正态总体),(2σμN 的样本,则∑==ni i n 11ξξ服从分布 )n ,(N 2σμ .2.样本),,,(n X X X Λ21来自总体),(~2σμN X 则~)(221n S n σ- )(1χ2-n ; ~)(nS n X μ- _)(1-n t __。
其中X 为样本均值,∑=--=n i n X X n S 12211)(。
3.设4321X X X X ,,,是来自正态总体).(220N 的简单随机样本,+-=221)2(X X a X 243)43(X X b -,则当=a 201=a 时,=b 1001=b时,统计量X 服从2X 分布,其自由度为 2 .4. 设随机变量ξ与η相互独立, 且都服从正态分布(0,9)N , 而129(,,,)x x x L 和129(,,,)y y y L 是分别来自总体ξ和η的简单随机样本, 则统计量~U = (9)t .5. 设~(0,16),~(0,9),,X N Y N X Y 相互独立, 129,,,X X X L 与1216,,,Y Y Y L 分别为X 与Y 的一个简单随机样本,则2221292221216X X X Y Y Y ++++++L L 服从的分布为 (9,16).F6. 设随机变量~(0,1)X N , 随机变量2~()Y n χ, 且随机变量X 与Y 相互独立,令T =, 则2~T F (1,n ) 分布.解:由T =, 得22X T Y n =. 因为随机变量~(0,1)X N , 所以22~(1).X χ.再由随机变量X 与Y 相互独立, 根据F 分布的构造, 得22~(1,).X T F n Y n= 7. 设12,,,n X X X L 是总体(0,1)N 的样本, 则统计量222111n k k X n X =-∑服从的分布为(1,1)F n - (需写出分布的自由度).解:由~(0,1),1,2,,i X N i n =L 知222212~(1),~(1)nk k X X n χχ=-∑, 于是22122211(1)1~(1,1)./11nkn k k k Xn X F n X n X ==-=--∑∑8. 总体21234~(1,2),,,,X N X X X X 为总体X 的一个样本, 设212234()()X X Z X X -=-服从 F (1,1) 分布(说明自由度)解:由212~(0,2)X X N σ+, 有2212~(1)2X X χσ+⎛⎫ ⎪⎝⎭, 又 234~(0,2)X X N σ-, 故2234~(1),2X X χσ-⎛⎫ ⎪⎝⎭ 因为2122X X σ+⎛⎫ ⎪⎝⎭与2342X X σ-⎛⎫⎪⎝⎭独立,所以21234~(1,1).X X F X X ⎛⎫+ ⎪-⎝⎭9.判断下列命题的正确性:( 在圆括号内填上“ 错” 或“ 对”)(1) 若 总 体 的 平 均 值 与 总 体 方 差2 都 存 在 , 则 样 本平 均 值 x 是 的 一 致 估 计。
( 对 )(2) 若 0≠-θθ)ˆ(E 则 称 $θ为 的 渐 近 无 偏 估 计 量 .( 错 )(3) 设总体X 的期望E(X),方差D(X)均存在,21x x , 是X 的一个样本 , 则统计量213231x x +是 E(X) 的无偏估计量。
( 对 ).(4) 若 θθθ==)ˆ()ˆ(21E E 且 )ˆ()ˆ(21θθD D <则 以 $θ2估 计 较 以 )θ1估计 有 效 。
( 错 )(5) 设$θn 为的估计量,对任意> 0,如果0=≥-∞→}|ˆ{|lim εθθnn P 则称 $θn 是 的一致估计量 。
( 对 )(6)样本方差()∑=--=ni i n XX n D 1211是总体),(~2σμN X 中2 的无偏估计量。
()211∑=-=n i i X X n D *是总体X 中2的有偏估计。
( 对 )10.设321X X X ,,是取自总体X 的一个样本,则下面三个均值估计量3213321232111214331ˆ,1254131ˆ,2110351ˆX X X uX X X u X X X -+=++=++=μ都 是总体均值的无偏估计,其中方差越小越有效,则 2ˆμ最有效.二、选择题1、设总体ξ服从正态分布),(2σN N ,其中μ已知,σ未知,321,,ξξξ是取自总体ξ的一个样本,则非统计量是( D ).A 、)(31321ξξξ++ B 、μξξ221++ C 、),,m ax (321ξξξD 、)(12322212ξξξσ++2、设n ξξξΛ,,21是来自正态总体),(2σμN 的简单随机样本∑=--=ni i n S 1221)(11ξξ,∑=-=n i i n S 1222)(1ξξ,∑=--=n i i n S 1223)(11μξ,∑=-=n i i n S 1224)(1μξ,则服从自由度为1-n 的t 分布的随机变量是( B ).A 、1/1--n S μξ B 、1/2--n S μξ C 、nS /3μξ- D 、nS /4μξ-3、设)2,1(~2N ξ,n ξξξK ,,21为ξ的样本,则( C ). A 、)1,0(~21N -ξB 、)1.0(~41N -ξ.C 、)1,0(~/21N n-ξD 、)1,0(~/21N n-ξ4、设n ξξξΛ,,21是总体)1,0(~N ξ的样本,S ,ξ分别是样本的均值和样本标准差,则有( C )A 、)1,0(~N n ξB 、)1,0(~N ξC 、∑=ni in x 122)(~ξD 、)1(~/-n t S ξ5.. 简 单 随 机 样 本 (X X X n 12,,Λ ,) 来 自 某 正 态 总 体,X 为 样 本 平 均 值, 则 下 述 结 论 不 成 立 的 是 ( C )。
( A ) X 与(¡)XX ii n-=∑21独 立( B )X i 与X j 独 立 ( 当j i ≠ ) ( C )X i i n=∑1与X i i n 21=∑ 独 立( D )X i 与X j 2独 立 ( 当j i ≠)6. 设1n 21X , ,X ,X Λ, 来自总体2n 21211Y ,,Y ,Y ),,(N ~X ,X Λσμ 来自总体Y £,),(N ~Y 222σμ, 且 X 与 Y 独 立。
∑∑====21n 1i ,i 2n 1i ,i 1,Y n 1Y ,X n 1X∑∑==-=-=21211n 1i 2,i 22n 2n 1i 2,i 12n 1,)Y Y (n 1S ,)X X (n 1S则如下结论中错误的是 ( D )。
( A ))1,0(N ~n n )]()Y X [(22212121σ+σμ-μ--=ξ-( B ) )1n ,1n (F ~S S )1n (n )1n (n 212n22n 12122122121--⋅σσ⋅--=η( C ) )2n n (~S n S n 212222n 22212n 1121-+χσ+σ=ζ ( D ))2n n (t ~2n n 2121-+ζξ⋅-+=ρ7. 设n X X X Λ,,21是取自总体),0(2σN 的样本,则可以作为2σ的无偏估计量是( A ).A 、∑=n i i X n 121B 、∑=-n i i X n 1211C 、∑=ni i X n 11D 、∑=-ni i X n 1118. 3、设321,,X X X 是来自母体X 的容量为3的样本,32112110351ˆX X X ++=μ,32121254131ˆX X X ++=μ,3213216131ˆX X X ++=μ,则下列说法正确的是( B ). A 、321ˆ,ˆ,ˆμμμ都是)(X E =μ的无偏估计且有效性顺序为321ˆˆˆμμμ>> B 、321ˆ,ˆ,ˆμμμ都是)(X E =μ的无偏估计,且有效性从大到小的顺序为.312ˆˆˆμμμ>> C 、321ˆ,ˆ,ˆμμμ都是)(X E =μ的无偏估计,且有效性从大到小的顺序为123ˆˆˆμμμ>> D 、321ˆ,ˆ,ˆμμμ不全是)(X E =μ的无偏估计,无法比三. 计算题1、在总体)2,30(~2N X 中随机地抽取一个容量为16的样本,求样本均值X 在 29到31之间取值的概率.解:因)2,30(~2N X ,故)162,30(~2N X ,即))21(,30(~2N X)221302()3120(<-<-=<<∴X P X P 9544.01)2(2)2()2(=-Φ=-Φ-Φ=2、设某厂生产的灯泡的使用寿命),1000(~2σN X (单位:小时),抽取一容量为9的样本,其均方差100=S ,问)940(<X P 是多少?解:因2σ未知,不能用),1000(2nN X σ=来解题,而)1(~--=n t nS X T μ )8(~3t SX T μ-=∴ )()(39403940S S X P X P μμ-<-=<∴,而1000,100==μS)940(<∴X P )8.1()1003)1000940((-<=⨯-<=T P T P )8.1(>=T P由表查得056.0)8.1()940(=>=<T P X P 3、设721,,X X X Λ为总体)5.0,0(~2N X 的一个样本,求∑=>712)4(i i X P .解:)5.0,0(~2N X)1,0(~2N X i ∴∑∑===∴7171222)7(~4)2(i i ii x XX∑∑==≈>=>∴717122025.0)164()4(i i i iX P X P.4、设总体)1,0(~N X ,从此总体中取一个容量为6的样本654321,,,,,X X X X X X , 设26542321)()(X X X X X X Y +++++=,试决定常数C ,使随机变量CY 服 从2x 分布.解:)3,0(~321N X X X ++,)3,0(~654N X X X ++)1,0(~3321N X X X ++∴,)1,0(~3654N X X X ++)2(~)3()3(226542321x X X X X X X +++++∴即)2(~)(31)(31226542321x X X X X X X +++++ 31=∴C 时,)2(~2x CY5、设随机变量T 服从)(n t 分布,求2T 的分布.解:因为nY X T /=,其中)1,0(~N X ,)(~2n x Y ,nY X n Y X T /1//222==)1(~22x X ),1(~2n F T ∴6. 利 用 t 分 布 性 质 计 算 分 位 数 t 0.975( 50 ) 的 近 似 值 。