随机信号分析 第三版 第一章 习题答案

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1. 2. 3. 4. 5.

6. 有四批零件,第一批有2000个零件,其中5%是次品。第二批有500个零件,其中40%是次品。第三批和第四批各有1000个零件,次品约占10%。我们随机地选择一个批次,并随机地取出一个零件。 (1) 问所选零件为次品的概率是多少? (2) 发现次品后,它来自第二批的概率是多少? 解:(1)用i B 表示第i 批的所有零件组成的事件,用D 表示所有次品零件组成的事件。

()()()()1

2

3

4

1

4

P B P B P B P B ==== ()()()()1234100

200

0.050.42000500100

100

0.1

0.1

10001000P D B P D B P D B P D B ===

=====

()1111

0.050.40.10.10.1625

4444

P D =⨯+⨯+⨯+⨯=

(2)发现次品后,它来自第二批的概

率为,

()()()2220.250.4

0.615

0.1625

P B P D B P B D P D ⨯=

=

=

7. 8.

9. 设随机试验X 的分布律为

求X 的概率密度和分布函数,并给出图形。 解:()()()()0.210.520.33f x x x x δδδ=-+-+-

()()()()0.210.520.33F x u x u x u x =-+-+-

10.

11. 设随机变量X 的概率密度函数为()x

f x ae -=,求:(1)系数a ;(2)其分布函数。 解:(1)由()1f x dx ∞-∞

=⎰

()0

()2x

x

x

f x dx ae dx a e dx e dx a ∞

---∞

-∞

-∞

==+=⎰⎰⎰⎰

所以12

a = (2)()1()2

x x

t

F x f t dt e dt --∞

-∞==⎰

所以X 的分布函数为

()1,02

11,02

x

x e x F x e x -⎧<⎪⎪=⎨

⎪-≥⎪⎩

12.

13.

14. 若随机变量X 与Y 的联合分布律为

求:(1)X 与Y 的联合分布函数与密度函数;

(2)X 与Y 的边缘分布律;(3)Z XY =的分布律;(4)X 与Y 的相关系数。(北P181,T3) 解:(1)

()()()()()()()

,0.07,10.18,0.15,10.081,10.321,0.201,1F x y u x y u x y u x y u x y u x y u x y =+++-+

-++-+-- ()()()()()()()

,0.07,10.18,0.15,10.081,10.321,0.201,1f x y x y x y x y x y x y x y δδδδδδ=+++-+

-++-+--

(2) X 的分布律为

()()00.070.180.150.4010.080.320.200.60

P X P X ==++===++=

Y

的分布律为

()()()10.070.080.1500.180.320.5010.150.200.35

P Y P Y P Y =-=+===+===+=

(3)Z XY =的分布律为

()()()()()()()()()()111,10.08

0001,00.400.320.72111,10.20

P Z P XY P X Y P Z P XY P X P X Y P Z P XY P X Y =-==-===-======+===+========

(4)因为

()()()00.4010.600.60

10.1500.5010.350.20

E X E Y =⨯+⨯==-⨯+⨯+⨯= ()()10.0800.7210.200.12

E XY =-⨯+⨯+⨯= 则

()()()()ov ,0.120.600.200

C X Y E XY E X E Y =-=-⨯=

X

与Y 的相关系数0XY

ρ=,可见它们无关。 15.

16. 设随机变量()~0,1X N ,()~0,1Y N 且相互独立,

U X Y V X Y

=+⎧⎨

=-⎩。

(1) 随机变量(),U V 的联合概率密度(),UV

f u v ;

(2) 随机变量U 与V 是否相互独立? 解:(1)随机变量(),X Y 的联合概率密度为

()()222

2

1

,,,2x y XY f x y e x y R π

+-

=

由反函数

22

u v x u v y +⎧=⎪⎪⎨

-⎪=⎪⎩,

1

1

122

11222

J =

=--,

()()22

2

4

1,,,4u v UV f u v e u v R π

+-

=

(2)由于

,

2

22

2

4

4414u

v u v e π

+---⎛⎫⎛⎫=⨯⎪⎪⎪⎪⎭⎭

()()()

()2,,UV U V f u v f u f v u v R =∈

所以随机变量U 与V 相互独立。 17. 18. 19. 20.

21. 已知对随机变量X 与Y ,有1EX =,3EY =,()4D X =,()16D Y =,0.5XY

ρ=,又设3U X Y =+,2V X Y =-,试求EU ,EV ,()D U ,()D V 和(,)Cov U V 。 解:首先,

2

2

()()5EX D X EX =+=, 2

2

()()25EY D Y EY =+=。

又因为()(,)7E XY Cov X Y EX EY EX EY ρ=+⨯=⨯=。于是

(3)36EU E X Y EX EY =+=+=, (2)25EV E X Y EX EY =-=-=-

22222

()()(96)()76D U EU EU E X XY Y EU =-=++-= 22222

()()(44)()52D V EV EV E X XY Y EV =-=-+-= []22

()(3)(2)(352)70E UV E X Y X Y E X XY Y =+-=--=-