概率论与统计(第三版)复旦大学版第五章课后习题答案
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习题一:1.1 写出下列随机实验的样本空间:(1) 某篮球运动员投篮时, 连续5 次都命中, 观察其投篮次数。
解:连续5 次都命中,至少要投5次以上,故}{ ,7,6,51=Ω; (2) 掷一颗匀称的骰子两次, 观察前后两次出现的点数之和。
解:}{12,11,4,3,22 =Ω;(3) 观察某医院一天内前来就诊的人数。
解:医院一天内前来就诊的人数理论上可以从0到无穷,所以}{,2,1,03=Ω;(4) 从编号为1,2,3,4,5 的5 件产品中任意取出两件, 观察取出哪两件产品。
解:属于不放回抽样,故两件产品不会相同,编号必是一大一小,故:()}{;51,4≤≤=Ωj i j i (5) 检查两件产品是否合格。
解:用0 表示合格, 1 表示不合格,则()()()()}{1,1,0,1,1,0,0,05=Ω;(6) 观察某地一天内的最高气温和最低气温(假设最低气温不低于T1, 最高气温不高于T2)。
解:用x 表示最低气温, y 表示最高气温。
考虑到这是一个二维的样本空间,故:()}{216,T y x T y x ≤≤=Ω ;(7) 在单位圆内任取两点, 观察这两点的距离。
解:}{207 x x =Ω;(8) 在长为l 的线段上任取一点, 该点将线段分成两段, 观察两线段的长度. 解:()}{l y x y x y x =+=Ω,0,0,8 ; 1.2(1) A 与B 都发生, 但C 不发生。
C AB ;(2) A 发生, 且B 与C 至少有一个发生。
)(C B A ⋃; (3) A,B,C 中至少有一个发生。
C B A ⋃⋃;(4) A,B,C 中恰有一个发生。
C B A C B A C B A ⋃⋃; (5) A,B,C 中至少有两个发生。
BC AC AB ⋃⋃; (6) A,B,C 中至多有一个发生。
C B C A B A ⋃⋃;(7) A 。
B 。
C 中至多有两个发生。
ABC(8) A,B,C 中恰有两个发生.C AB C B A BC A ⋃⋃ ; 注意:此类题目答案一般不唯一,有不同的表示方式。
概率论与数理统计第三版课后习题答案概率论与数理统计是一门应用广泛的数学学科,它研究了随机事件的发生规律和数据的统计分析方法。
而《概率论与数理统计》第三版是一本经典的教材,它系统地介绍了概率论和数理统计的基本理论和方法。
在学习过程中,课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
下面将为大家提供一些《概率论与数理统计》第三版课后习题的答案,希望能对大家的学习有所帮助。
第一章概率论的基本概念1. 掷一颗骰子,问出现奇数的概率是多少?答:骰子一共有6个面,其中3个面是奇数(1、3、5),所以出现奇数的概率是3/6=1/2。
2. 从一副扑克牌中随机抽取一张牌,问抽到红心的概率是多少?答:一副扑克牌有52张牌,其中有13张红心牌,所以抽到红心的概率是13/52=1/4。
第二章随机变量及其分布1. 设随机变量X的概率密度函数为f(x)=kx,其中0<x<1,求k的值。
答:由概率密度函数的性质可知,对于0<x<1,有∫f(x)dx=∫kxdx=1,解得k=2。
2. 设随机变量X的概率密度函数为f(x)=ce^(-x),其中x>0,求c的值。
答:由概率密度函数的性质可知,对于x>0,有∫f(x)dx=∫ce^(-x)dx=1,解得c=1。
第三章多维随机变量及其分布1. 设随机变量(X,Y)服从二维正态分布,其概率密度函数为f(x,y)=1/(2πσ1σ2√(1-ρ^2))e^(-(1/(2(1-ρ^2)))(x^2/σ1^2-2ρxy/(σ1σ2)+y^2/σ2^2)),其中-∞<x,y<∞,求常数σ1、σ2和相关系数ρ之间的关系。
答:由二维正态分布的性质可知,对于-∞<x,y<∞,有∫∫f(x,y)dxdy=1,解得σ1σ2√(1-ρ^2)=1。
2. 设随机变量(X,Y)服从二维均匀分布,其概率密度函数为f(x,y)=1/(b-a)(d-c),其中a<x<b,c<y<d,求常数a、b、c、d之间的关系。
1.设有30个电子器件1230,,,D D D ,
它们的使用情况如下:1D 损坏,2D 立即使用;2D 损坏,3D 立即使用等等,设器件i D 的寿命服从参数为0.1λ=(小时1)-的指数分布的随机变量,令T 为30个器件使用的总时间,求T 超过350小时的概率。
解 设i D 为器件i D 的寿命,则301i i T D
==∑,所求概率为
30301300(350)(350)i i i D P T P D P =⎧⎫-⎪⎪≥=≥=≥⎪⎪⎩⎭
∑∑
11(0.91)10.81860.1814≈-Φ=-Φ=-=.
2.某计算机系统有100个终端,每个终端有20%的时间在使用,若各个终端使用与否相互独立,试求有10个或更多个终端在使用的概率。
解 设1,,1,2,0,.
i i X i i ⎧==⎨
⎩第个终端在使用第个终端不在用 则同时使用的终端数
1001~(100,0.2)i i X X B ==
∑
所求概率为
(10)11( 2.5)(2.5)0.9938P X ≥≈-Φ=-Φ-=Φ=.
3.某保险公司多年的资料表明,在索赔户中,被盗索赔户占20%,以X 表示在随机抽查100个索赔户中因被盗而向保险公司索赔的户数,求(1430)P X ≤≤.
解
20(14
30)))P X ≤≤≈Φ-Φ (2.5)( 1.5)=Φ-Φ- 0.9938(1.5)10.99380.93321=+Φ-=+-
0.927=.。
第五章习题解答1、据以往的经验,某种电器元件的寿命服从均值为100h 的指数分布,现随机地取16只,设它们的寿命是相互独立的,求这16只元件的寿命的总和1920h 的概率。
解 设这16只元件的寿命为i X ,1,2,,16i =,则161i i X X ==∑,因为()100i E X μθ===,22()10000i D X σθ===于是随机变量161616001600400iiXn XX Z μ-⨯--===∑∑近似的服从(0,1)N160019201600{1920}{}400400X P X P -->=>1600{0.8}400X P -=>16001{0.8}400X P -=-<1(0.8)=-Φ=10.78810.2119=-=.2\(1)一保险公司有10000个汽车保险投保人,每个投保人索赔金额的数学期望为280美元,标准差为800美元,求索赔总金额不超过2700000美元的概率; (2)一公司有50张签约保险单,每张保险单的索赔金额为i X ,1,2,,50i =(以千美元计)服从韦布尔分布,均值()5i E X =,方差()6i D X =求50张保险单索赔的合计总金额大于300的概率。
解 (1)设每个投保人索赔金额为i X ,1,2,,10000i =,则索赔总金额为100001ii X X==∑又 ()280i E X =,2()800i D X =,所以, 索赔总金额不超过2700000美元的概率{2700000}1`{270000}P X P X >=-≤10000128010000270000028000001{}80010080000ii XP =-⨯-=-≤⨯∑1000012800000101{}800008ii XP =-=-≤-∑ 10000128000001{1.25}80000ii XP =-=-≤-∑近似的服从(0,1)N即 {2700000}1( 1.25)P X >=-Φ-(1.25)0.8944=Φ= (2){300}1{300}P X P X >=-≤505051iXP -⨯=-≤∑505051iXP -⨯=-≤∑505051 2.89}iXP -⨯=-≤∑1(2.89)=-Φ10.99810.0019=-=3、计算器在进行加法时,将每个加数舍入最靠近它的整数,设所有舍入误差相互独立,且在(-0.5,0.5)上服从均匀分布,(1)将1500个数相加,问误差总和的绝对值超过15的概率是多少?(2)最多可有几个数相加,使得误差总和的绝对值小于10的概率不小于0.90? 解 设每个加数的舍入误差为i X ,1,2,,1500i =,由题设知i X 相互独立同分布,且在(-0.5,0.5)上服从均匀分布,从而0.50.5()02i E X -+==,2(0.50.5)1()1212i D X +== (1)、记15001i i X X ==∑,=(0,1)N ,从而 {||15}1{||15}P X P X >=-≤1{1515}P X =--≤≤1P =-≤≤1[(=-Φ-Φ2(1=-Φ2(1(1.34))=-Φ2(10.9099)0.1802=-=。
第五章 大数定律与中心极限定理1. 设随机变量x 的方差为2.5。
利用契贝雪夫不等式估计:{}5.7||≥-ξξE P 的值。
解:由契贝雪夫不等式:2}|{|εξεξξD E P ≤≥-,又已知5.7,5.2==εξD ,故 044.05.75.2}5.7|{|2=≤≥-ξξE P 。
2. 已知某随机变量x 的方差Dx =1,但数学期望Ex =m 未知,为估计m ,对x 进行n 次独立观测,得样本观察值x 1,x 2,…,x n 。
现用 {}∑=≥<-=n i i p m P m n n 15.0||1ξξξ多大时才可能使问当估计, 。
解:因∑===n i i m E n E 1,1ξξ又x 1,x 2,…,x n 相互独立,故∑∑=====n i n i i i n D n n D D 1121)(1)1(ξξξ,根据契贝雪夫不等式,有 25.01}5.0|{|ξξξD E P -≤<-,即n m P 41}5.0|{|-≤<-ξ,再由p n p n -≥≥-14,41得。
3. 设在由n 个任意开关组成的电路的实验中,每次试验时一个开关开或关的概率各为12。
设m 表示在这n 次试验中遇到的开电次数,欲使开电频率m n 与开电概率p =0.5的绝对误差小于ε=0.01,并且要有99%以上的可靠性来保证它实现。
试用德莫佛-拉普拉斯定理来估计,试验的次数n 应该是多少? 解:欲使99.0}01.0|{|≥<-p n m P ,即99.0}//01.0//|{|≥<-n pq n pq p n m P ,亦即,则t ~N (0,1)且有 ,99.001.0≥⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧<pq n t P 由58.201.0995.0)58.2(≥⇒=Φpq n,以p =q =1/2代入可得 n =16641。
4. 用某种步枪进行射击飞机的试验,每次射击的命中率为0.5%,问需要多少支步枪同时射击,才能使飞机被击中2弹的概率不小于99%?解:用n 步枪同时向飞机射击,可以看成用一枝步枪进行n 次射击的独立试验,令x 表示n 次射击击中目标的次数,则x 服从参数为n ,p =0.005的贝努利概型,由隶莫弗——拉普拉斯定理可得⎭⎬⎫⎩⎨⎧-≥-=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧--≥--=≥n n n n P p np np p np np P P 004975.0005.02004975.0005.0)1(2)1(}2{ξξξ 99.0004975.0005.021=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-Φ-≈n n ,查表得n ≈1791。
习题一:1.1 写出下列随机试验的样本空间:(1) 某篮球运动员投篮时, 连续5 次都命中, 观察其投篮次数; 解:连续5 次都命中,至少要投5次以上,故}{ ,7,6,51=Ω; (2) 掷一颗匀称的骰子两次, 观察前后两次出现的点数之和; 解:}{12,11,4,3,22 =Ω; (3) 观察某医院一天内前来就诊的人数;解:医院一天内前来就诊的人数理论上可以从0到无穷,所以}{ ,2,1,03=Ω;(4) 从编号为1,2,3,4,5 的5 件产品中任意取出两件, 观察取出哪两件产品; 解:属于不放回抽样,故两件产品不会相同,编号必是一大一小,故: ()}{;51,4≤≤=Ωj i j i (5) 检查两件产品是否合格;解:用0 表示合格, 1 表示不合格,则()()()()}{1,1,0,1,1,0,0,05=Ω;(6) 观察某地一天内的最高气温和最低气温(假设最低气温不低于T1, 最高气温不高于T2); 解:用x 表示最低气温, y 表示最高气温;考虑到这是一个二维的样本空间,故: ()}{216,T y x T y x ≤≤=Ω ;(7) 在单位圆内任取两点, 观察这两点的距离; 解:}{207 x x =Ω;(8) 在长为l 的线段上任取一点, 该点将线段分成两段, 观察两线段的长度. 解:()}{l y x y x y x =+=Ω,0,0,8 ; 1.2(1) A 与B 都发生, 但C 不发生; C AB ;(2) A 发生, 且B 与C 至少有一个发生;)(C B A ⋃; (3) A,B,C 中至少有一个发生; C B A ⋃⋃;(4) A,B,C 中恰有一个发生;C B A C B A C B A ⋃⋃; (5) A,B,C 中至少有两个发生; BC AC AB ⋃⋃; (6) A,B,C 中至多有一个发生;C B C A B A ⋃⋃;(7) A;B;C 中至多有两个发生;ABC(8) A,B,C 中恰有两个发生.C AB C B A BC A ⋃⋃ ; 注意:此类题目答案一般不唯一,有不同的表示方式。
习题五1.一颗骰子连续掷4次,点数总和记为X .估计P {10<X <18}.【解】设i X 表每次掷的点数,则41i i X X==∑22222221111117()123456,666666211111191()123456,6666666i i E X E X =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯= 从而 22291735()()[()].6212i i i D X E X E X ⎛⎫=-=-= ⎪⎝⎭ 又X 1,X 2,X 3,X 4独立同分布.从而44117()()()414,2i i i i E X E X E X =====⨯=∑∑ 44113535()()()4.123i i i i D X D X D X =====⨯=∑∑ 所以 235/3{1018}{|14|4}10.271,4P X P X <<=-<≥-≈ 2. 假设一条生产线生产的产品合格率是0.8.要使一批产品的合格率达到在76%与84%之间的概率不小于90%,问这批产品至少要生产多少件?【解】令1,,0,i i X ⎧⎨⎩若第个产品是合格品其他情形. 而至少要生产n 件,则i =1,2,…,n ,且X 1,X 2,…,X n 独立同分布,p =P {X i =1}=0.8.现要求n ,使得1{0.760.84}0.9.n i i X P n =≤≤≥∑即0.80.9ni X n P -≤≤≥∑ 由中心极限定理得0.9,Φ-Φ≥整理得0.95,Φ≥⎝⎭1.64,≥ n ≥268.96, 故取n =269.3. 某车间有同型号机床200部,每部机床开动的概率为0.7,假定各机床开动与否互不影响,开动时每部机床消耗电能15个单位.问至少供应多少单位电能才可以95%的概率保证不致因供电不足而影响生产.【解】要确定最低的供应的电能量,应先确定此车间同时开动的机床数目最大值m ,而m要满足200部机床中同时开动的机床数目不超过m 的概率为95%,于是我们只要供应15m 单位电能就可满足要求.令X 表同时开动机床数目,则X ~B (200,0.7),()140,()42,E X D X ==0.95{0}().P X m P X m =≤≤=≤=Φ 查表知1.64,= ,m =151. 所以供电能151×15=2265(单位).4. 一加法器同时收到20个噪声电压V k (k =1,2,…,20),设它们是相互独立的随机变量,且都在区间(0,10)上服从均匀分布.记V =∑=201k k V,求P {V >105}的近似值.【解】易知:E (V k )=5,D (V k )=10012,k =1,2,…,20 由中心极限定理知,随机变量20205~(0,1).k V Z N -⨯==∑近似的于是105205{105}10P V P ⎧⎫⎪⎪-⨯⎪>=>⎬⎪⎪⎭1000.3871(0.387)0.348,10V P ⎧⎫⎪⎪-⎪⎪=>≈-Φ=⎨⎬⎪⎪⎭即有 P {V >105}≈0.3485. 有一批建筑房屋用的木柱,其中80%的长度不小于3m.现从这批木柱中随机地取出100根,问其中至少有30根短于3m 的概率是多少?【解】设100根中有X 根短于3m ,则X ~B (100,0.2)从而{30}1{30}1P X P X ≥=-<≈-Φ 1(2.5)10.99380.0062.=-Φ=-=6. 某药厂断言,该厂生产的某种药品对于医治一种疑难的血液病的治愈率为0.8.医院检验员任意抽查100个服用此药品的病人,如果其中多于75人治愈,就接受这一断言,否则就拒绝这一断言.(1) 若实际上此药品对这种疾病的治愈率是0.8,问接受这一断言的概率是多少?(2) 若实际上此药品对这种疾病的治愈率是0.7,问接受这一断言的概率是多少?【解】1,,1,2,,100.0,.i i X i ⎧==⎨⎩ 第人治愈其他 令1001.ii X X ==∑ (1) X ~B (100,0.8),1001{75}1{75}1i i P X P X =>=-≤≈-Φ∑ 1( 1.25)(1.25)0.8944.=-Φ-=Φ=(2) X ~B (100,0.7),1001{75}1{75}1i i P X P X =>=-≤≈-Φ∑11(1.09)0.1379.=-Φ=-Φ= 7. 用Laplace 中心极限定理近似计算从一批废品率为0.05的产品中,任取1000件,其中有20件废品的概率.【解】令1000件中废品数X ,则p =0.05,n =1000,X ~B (1000,0.05),E (X )=50,D (X )=47.5.故130{20} 6.895 6.895P X ϕ⎛⎫===- ⎪⎝⎭6130 4.510.6.895 6.895ϕ-⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭ 8. 设有30个电子器件.它们的使用寿命T 1,…,T 30服从参数λ=0.1[单位:(小时)-1]的指数分布,其使用情况是第一个损坏第二个立即使用,以此类推.令T 为30个器件使用的总计时间,求T 超过350小时的概率. 【解】11()10,0.1i E T λ=== 21()100,i D T λ== ()1030300,E T =⨯= ()3000.D T =故{350}111(0.913)0.1814.P T >≈-Φ=-Φ=-Φ= 9. 上题中的电子器件若每件为a 元,那么在年计划中一年至少需多少元才能以95%的概率保证够用(假定一年有306个工作日,每个工作日为8小时).【解】设至少需n 件才够用.则E (T i )=10,D (T i )=100,E (T )=10n ,D (T )=100n .从而1{3068}0.95,ni i P T =≥⨯=∑即0.05.≈Φ 故0.95, 1.64272.n =Φ=≈所以需272a 元.10. 对于一个学生而言,来参加家长会的家长人数是一个随机变量,设一个学生无家长、1名家长、2名家长来参加会议的概率分别为0.05,0.8,0.15.若学校共有400名学生,设各学生参加会议的家长数相与独立,且服从同一分布.(1) 求参加会议的家长数X 超过450的概率?(2) 求有1名家长来参加会议的学生数不多于340的概率.【解】(1) 以X i (i =1,2,…,400)记第i 个学生来参加会议的家长数.则X i 的分布律为 X i 0 1 2P 0.05 0.80.15 易知E (Xi =1.1),D (X i )=0.19,i =1,2, (400)而400i i X X=∑,由中心极限定理得400400 1.1~(0,1).i X N -⨯=∑近似地 于是{450}1{450}1P X P X >=-≤≈-Φ 1(1.147)0.1357.=-Φ= (2) 以Y 记有一名家长来参加会议的学生数.则Y ~B (400,0.8) 由拉普拉斯中心极限定理得{340(2.5)0.9938.P Y ≤≈Φ=Φ= 11. 设男孩出生率为0.515,求在10000个新生婴儿中女孩不少于男孩的概率?【解】用X 表10000个婴儿中男孩的个数,则X ~B (10000,0.515) 要求女孩个数不少于男孩个数的概率,即求P {X ≤5000}. 由中心极限定理有{5000}(3)1(3)0.00135.P X ≤≈Φ=Φ-=-Φ= 12. 设有1000个人独立行动,每个人能够按时进入掩蔽体的概率为0.9.以95%概率估计,在一次行动中:(1)至少有多少个人能够进入?(2)至多有多少人能够进入?【解】用X i 表第i 个人能够按时进入掩蔽体(i =1,2,…,1000).令 S n =X 1+X 2+…+X 1000.(1) 设至少有m 人能够进入掩蔽体,要求P {m ≤S n ≤1000}≥0.95,事件{}.n m S ≤=≤ 由中心极限定理知:{}1{}10.95.n n P m S P S m ≤=-<≈-Φ≥ 从而 0.05,Φ≤ 故1.65,=- 所以 m =900-15.65=884.35≈884人(2) 设至多有M 人能进入掩蔽体,要求P {0≤S n ≤M }≥0.95.{}0.95.n P S M ≤≈Φ==1.65,M =900+15.65=915.65≈916人. 13. 在一定保险公司里有10000人参加保险,每人每年付12元保险费,在一年内一个人死亡的概率为0.006,死亡者其家属可向保险公司领得1000元赔偿费.求:(1) 保险公司没有利润的概率为多大;(2) 保险公司一年的利润不少于60000元的概率为多大?【解】设X 为在一年中参加保险者的死亡人数,则X ~B (10000,0.006).(1) 公司没有利润当且仅当“1000X =10000×12”即“X =120”.于是所求概率为{120}P X =≈21(60230.18110.0517e 0--===⨯≈(2) 因为“公司利润≥60000”当且仅当“0≤X ≤60” 于是所求概率为{060}P X ≤≤≈Φ-Φ(0)0.5.⎛=Φ-Φ≈ ⎝ 14. 设随机变量X 和Y 的数学期望都是2,方差分别为1和4,而相关系数为0.5试根据契比雪夫不等式给出P {|X -Y |≥6}的估计. (2001研考)【解】令Z =X -Y ,有()0,()()()()2 3.E Z D Z D X Y D X D Y ρ==-=+-=所以2()31{|()|6}{||6}.63612D X Y P ZE Z P X Y --≥=-≥≤== 15. 某保险公司多年统计资料表明,在索赔户中,被盗索赔户占20%,以X 表示在随机抽查的100个索赔户中,因被盗向保险公司索赔的户数.(1) 写出X 的概率分布;(2) 利用中心极限定理,求被盗索赔户不少于14户且不多于30户的概率近似值.(1988研考)【解】(1) X 可看作100次重复独立试验中,被盗户数出现的次数,而在每次试验中被盗户出现的概率是0.2,因此,X ~B (100,0.2),故X 的概率分布是100100{}C 0.20.8,1,2,,100.k k k P X k k -===(2) 被盗索赔户不少于14户且不多于30户的概率即为事件{14≤X≤30}的概率.由中心极限定理,得{1430}P X ≤≤≈Φ-Φ (2.5)( 1.5)0.994[9.33]0.927.=Φ-Φ-=--=16. 一生产线生产的产品成箱包装,每箱的重量是随机的.假设每箱平均重50千克,标准差为5千克,若用最大载重量为5吨的汽车承运,试利用中心极限定理说明每辆车最多可以装多少箱,才能保障不超载的概率大于0.977.【解】设X i (i =1,2,…,n )是装运i 箱的重量(单位:千克),n 为所求的箱数,由条件知,可把X 1,X 2,…,X n 视为独立同分布的随机变量,而n 箱的总重量T n =X 1+X 2+…+X n 是独立同分布随机变量之和,由条件知:()50,i E X = 5,=()50,n E T n = =依中心极限定理,当n ~(0,1)N 近似地,故箱数n 取决于条件{5000}n P T P ≤=≤0.977(2).≈Φ>=Φ 2>解出n <98.0199,即最多可装98箱.。
概率论与数理统计第五章课后习题及参考答案概率论与数理统计第五章课后习题及参考答案1.用切比雪夫不等式估计下列各题的概率.(1)废品率为03.0,1000个产品中废品多于20个且少于40个的概率;(2)200个新生儿中,男孩多于80个而少于120个的概率(假设男孩和女孩的概率均为5.0).解:(1)设X 为1000个产品中废品的个数,则X ~)1000,03.0(B ,有30)(=X E ,1.29)(=X D ,由切比雪夫不等式,得)3040303020()4020(-<-<-=<<-="X" )103010(<-<-="X" 709.010<="" bdsfid="71" p="" x="">1.2912=-≥.(2)设X 为200个新生儿中男孩的个数,则X ~)200,5.0(B ,有100)(=X E ,50)(=X D ,由切比雪夫不等式,得)10012010010080()12080(-<-<-=<<-="X" )2010020(<-<-="X" 8<="" bdsfid="77" p="" x="">7205012=-≥.2.一颗骰子连续掷4次,点数总和记为X ,估计)1810(<<="">解:设i X 为该骰子掷第i 次出现的点数,则61)(==k X P i ,6,,2,1 =i ,6,,2,1 =k .27)654321(61)(=+++++=i X E ,691)654321(61)(2222222=+++++=i X E ,35)]([)()(22=-=i i i X E X E X D ,4,3,2,1=i .因为4321X X X X X +++=,且1X ,2X ,3X ,4X 相互独立,故有14)(=X E ,335)(=X D .由切比雪夫不等式,得)1418141410()1810(-<-<-=<<-<-="X" )<="" bdsfid="88" p="" x="">414(<-=X P 271.0433512=-≥.3.袋装茶叶用及其装袋,每袋的净重为随机变量,其期望值为100g ,标准差为10g ,一大盒内装200袋,求一盒茶叶净重大于5.20kg 的概率.解:设i X 为一袋袋装茶叶的净重,X 为一盒茶叶的净重,由题可知∑==2001i i X X ,100)(=i X E ,100)(=i X D ,200,,2,1 =i .因为1X ,2X ,…,200X 相互独立,则20000)()(2001==∑=i i X E X E ,20000)()(2001==∑=i i X D X D .)()(20500)()(()20500(2001X D X E X D X E X P X P i i ->-=>∑=)1020020000205001020020000(?->?-=X P )2251020020000(>?-=X P 由独立同分布的中心极限定理,1020020000?-X 近似地服从)1,0(N ,于是0002.0)5.3(1)2251020020000(=Φ-≈>?-X P .4.有一批建筑用木桩,其80%的长度不小于3m .现从这批木桩中随机取出100根,试问其中至少有30根短于3m 的概率是多少?解:设X 为100根木桩中短于3m 的根数,则由题可知X ~)2.0,100(B ,有20)(=X E ,16)(=X D ,由棣莫弗—拉普拉斯定理,得)30(1)30(<-=≥X P X P )42030(1)()((1-Φ-=-Φ-=X D X E X 0062.0)5.2(1=Φ-=.5.某种电器元件的寿命服从均值为100h 的指数分布.现随机选取16只,设它们的寿命是相互独立的.求这16只元件寿命总和大于1920h 的概率.解:设i X 为第i 只电器元件的寿命,由题可知i X ~)01.0(E ,16,,2,1 =i ,且1X ,2X ,…,16X 相互独立,则100)(=i X E ,10000)(=i X D .记∑==161i i X X ,则1600)()(161==∑=i i X E X E ,160000)()(161==∑=i i X D X D .))()(1920)()(()1920(X D X E X D X E X P X P ->-=>)400160019204001600(->-=X P )8.04001600(>-=X P ,由独立同分布的中心极限定理,1600-X 近似地服从)1,0(N ,于是2119.0)8.0(1)8.04001600(=Φ-=>-X P .6.在数值计算中中,每个数值都取小数点后四位,第五位四舍五入(即可以认为计算误差在区间]105,105[55--??-上服从均匀分布),现有1200个数相加,求产生的误差综合的绝对值小于03.0的概率.解:设i X 为每个数值的误差,则i X ~)105,105(55--??-U ,有0)(=i X E ,1210)(8-=i X D ,1200,,2,1 =i .从而0)()(12001==∑=i i X E X E ,61200110)()(-===∑i i X D X D .由独立同分布的中心极限定理,X 近似地服从)10,0(6-N ,于是)03.0(<="" bdsfid="123" p="">()(03.0)()((X D X E X D X E X P -≤-=12101200003.0121012000(44--?-≤?-=X P 9974.01)3(2=-Φ=.7.某药厂断言,该厂生产的某药品对医治一种疑难的血液病治愈率为8.0.医院检验员任取100个服用此药的病人,如果其中多于75个治愈,就接受这一断言,否则就拒绝这一断言.(1)若实际上此药对这种病的治愈率是8.0,问接受这一断言的概率是多少?(2)若实际上此药对这种病的治愈率是7.0,问接受这一断言的概率是多少?解:设X 为100个服用此药的病人中治愈的个数,(1)由题可知X ~)8.0,100(B ,则80)(=X E ,16)(=X D ,由棣莫弗—拉普拉斯定理,得)75(1)75(≤-=>X P X P 48075(1))()((1-Φ-=-Φ-=X D X E X 8944.0)25.1(=Φ=.(2)由题可知X ~)7.0,100(B ,则70)(=X E ,21)(=X D ,由棣莫弗—拉普拉斯定理,得)75(1)75(≤-=>X P X P 217075(1)()((1-Φ-=-Φ-=X D X E X 1379.0)09.1(1=Φ-=.8.一射手在一次射击中,所得环数的分布律如下表:X678910P 05.005.01.03.05.0求:(1)在100次射击中环数介于900环与930环之间的概率是多少?(2)超过950环的概率是多少?解:设X 为100次射击中所得的环数,i X 为第i 次射击的环数,则∑==1001i i X X ,15.9)(=i X E ,95.84)(2=i X E ,2275.1)]([)()(22=-=i i i X E X E X D ,100,,2,1 =i .由1X ,2X ,…,100X 相互独立,得915)()(1001==∑=i i X E X E ,75.122)()(1001==∑=i i X D X D .由独立同分布的中心极限定理,75.122915-X 近似地服从)1,0(N ,于是(1))930900(≤≤X P ))()(930)()()()(900(X D X E X D X E X X D X E P -≤-≤-=75.12291593075.12291575.122915900(-≤-≤-=XP )75.1221575.122915(≤-=X P 823.01)35.1(2=-Φ≈.(2))950(>X P ))()(950)()((X D X E X D X E X P ->-=75.122915950)()((->-=X D X E X P 001.0)1.3(1=Φ-≈.9.设有30个电子元件1A ,2A ,…,30A ,其寿命分别为1X ,2X ,…,30X ,且且都服从参数为1.0=λ的指数分布,它们的使用情况是当i A 损坏后,立即使用1+i A (29,,2,1 =i ).求元件使用总时间T 不小于350h 的概率.解:由题可知i X ~)1.0(E ,30,,2,1 =i ,则10)(=i X E ,100)(=i X D .记∑==301i i X T ,由1X ,2X ,…,30X 相互独立,得300)()(301==∑=i i X E T E ,3000)()(301==∑=i i X D T D .))()(350)()(()350(T D T E T D T E T P T P ->-=>30103003503010300(?->?-=T P )91.03010300(>?-≈T P ,由独立同分布的中心极限定理,3010300?-T 近似地服从)1,0(N ,于是1814.0)91.0(1)91.03010300(=Φ-=>?-T P .10.大学英语四级考试,设有85道选择题,每题4个选择答案,只有一个正确.若需要通过考试,必须答对51道以上.试问某学生靠运气能通过四级考试的概率有多大?解:设X 为该学生答对的题数,由题可知X ~41,85(B ,则25.21)(=X E ,9375.15)(=i X D ,85,,2,1 =i .由棣莫弗—拉普拉斯中心极限定理,近似地有9375.1525.21-X ~)1,0(N ,得)8551(≤≤X P ))()(85)()()()(51(X D X E X D X E X X D X E P -≤-≤-=)9375.1525.21859375.1525.219375.1525.2151(-≤-≤-=X P 0)45.7()97.15(=Φ-Φ=.即学生靠运气能通过四级考试的概率为0.。
习题五1.一颗骰子连续掷4次,点数总和记为X .估计P {10<X <18}. 【解】设i X 表每次掷的点数,则41ii X X==∑22222221111117()123456,666666211111191()123456,6666666i i E X E X =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=从而 22291735()()[()].6212i ii D X E X E X ⎛⎫=-=-= ⎪⎝⎭又X 1,X 2,X 3,X 4独立同分布.从而44117()()()414,2i ii i E X E X E X =====⨯=∑∑ 44113535()()()4.123i i i i D X D X D X =====⨯=∑∑ 所以 235/3{1018}{|14|4}10.271,4P X P X <<=-<≥-≈ 2. 假设一条生产线生产的产品合格率是0.8.要使一批产品的合格率达到在76%与84%之间的概率不小于90%,问这批产品至少要生产多少件?【解】令1,,0,i i X ⎧⎨⎩若第个产品是合格品其他情形.而至少要生产n 件,则i =1,2,…,n ,且X 1,X 2,…,X n 独立同分布,p =P {X i =1}=0.8. 现要求n ,使得1{0.760.84}0.9.nii XP n=≤≤≥∑即0.80.9ni X n P -≤≤≥∑由中心极限定理得0.9,Φ-Φ≥整理得0.95,10n ⎛⎫Φ≥⎪ ⎪⎝⎭查表 1.64,10n≥ n ≥268.96, 故取n =269.3. 某车间有同型号机床200台,每部机床开动的概率为0.7,假定各机床开动与否互不影响,开动时每部机床消耗电能15个单位.问至少供应多少单位电能才可以95%的概率保证不致因供电不足而影响生产.【解】要确定最低的供应的电能量,应先确定此车间同时开动的机床数目最大值m ,而m要满足200部机床中同时开动的机床数目不超过m 的概率为95%,于是我们只要供应15m 单位电能就可满足要求.令X 表同时开动机床数目,则X ~B (200,0.7),()140,()42,E X D X ==1400.95{0}().42m P X m P X m -⎛⎫=≤≤=≤=Φ⎪⎝⎭查表知1401.64,42m -= ,m =151. 所以供电能151×15=2265(单位).4. 一加法器同时收到20个噪声电压V k (k =1,2,…,20),设它们是相互独立的随机变量,且都在区间(0,10)上服从均匀分布.记V =∑=201k kV,求P {V >105}的近似值.【解】易知:E (V k )=5,D (V k )=10012,k =1,2,…,20 由中心极限定理知,随机变量201205~(0,1).10010020201212kk VZ N =-⨯==⨯⨯∑近似的于是105205{105}1010020201212P V P ⎧⎫⎪⎪-⨯⎪>=>⎨⎬⎪⎪⨯⨯⎪⎪⎩1000.3871(0.387)0.348,102012V P ⎧⎫⎪⎪-⎪⎪=>≈-Φ=⎨⎬⎪⎪⨯⎪⎪⎩⎭即有 P {V >105}≈0.3485. 有一批建筑房屋用的木柱,其中80%的长度不小于3m.现从这批木柱中随机地取出100根,问其中至少有30根短于3m 的概率是多少?【解】设100根中有X 根短于3m ,则X ~B (100,0.2)从而{30}1{30}11000.20.8P X P X ≥=-<≈-Φ⨯⨯1(2.5)10.99380.0062.=-Φ=-=6. 某药厂断言,该厂生产的某种药品对于医治一种疑难的血液病的治愈率为0.8.医院检验员任意抽查100个服用此药品的病人,如果其中多于75人治愈,就接受这一断言,否则就拒绝这一断言.(1) 若实际上此药品对这种疾病的治愈率是0.8,问接受这一断言的概率是多少? (2) 若实际上此药品对这种疾病的治愈率是0.7,问接受这一断言的概率是多少?【解】1,,1,2,,100.0,.i i X i ⎧==⎨⎩第人治愈其他令1001.ii X X ==∑(1) X ~B (100,0.8),1001{75}1{75}11000.80.2i i P X P X =>=-≤≈-Φ⨯⨯∑ 1( 1.25)(1.25)0.8944.=-Φ-=Φ=(2) X ~B (100,0.7),1001{75}1{75}11000.70.3i i P X P X =>=-≤≈-Φ⨯⨯∑ 1(1(1.09)0.1379.21=-Φ=-Φ= 7. 用拉普拉斯中心极限定理近似计算从一批废品率为0.05的产品中,任取1000件,其中有20件废品的概率.【解】令1000件中废品数X ,则p =0.05,n =1000,X ~B (1000,0.05),E (X )=50,D (X )=47.5.故130{20} 6.895 6.89547.547.5P X ϕ⎛⎫===- ⎪⎝⎭6130 4.510.6.895 6.895ϕ-⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭8. 设有30个电子器件.它们的使用寿命T 1,…,T 30服从参数λ=0.1[单位:1-h ]的指数分布,其使用情况是第一个损坏第二个立即使用,以此类推.令T 为30个器件使用的总计时间,求T 超过350小时的概率. 【解】11()10,0.1i E T λ=== 21()100,i D T λ== ()1030300,E T =⨯= ()3000.D T =故{350}111(0.913)0.1814.300030P T >≈-Φ=-Φ=-Φ= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭9. 上题中的电子器件若每件为a 元,那么在年计划中一年至少需多少元才能以95%的概率保证够用(假定一年有306个工作日,每个工作日为8小时). 【解】设至少需n 件才够用.则E (T i )=10,D (T i )=100,E (T )=10n ,D (T )=100n .从而1{3068}0.95,ni i P T =≥⨯=∑即0.05.10n ≈Φ⎪⎝⎭故0.95,1.64,272.10n n n=Φ=≈ ⎪⎝⎭所以需272a 元.10. 对于一个学生而言,来参加家长会的家长人数是一个随机变量,设一个学生无家长、1名家长、2名家长来参加会议的概率分别为0.05,0.8,0.15.若学校共有400名学生,设各学生参加会议的家长数相与独立,且服从同一分布. (1) 求参加会议的家长数X 超过450的概率?(2) 求有1名家长来参加会议的学生数不多于340的概率. 【解】(1) 以X X i 0 1 2 P0.05 0.80.15易知E (X i =1.1),D (X i )=0.19,i =1,2,…,400. 而400iiX X=∑,由中心极限定理得400400 1.1~(0,1).4000.19419iiXN -⨯=⨯⨯∑近似地于是{450}1{450}1419P X P X >=-≤≈-Φ ⎪⨯⎝⎭1(1.147)0.1357.=-Φ=(2) 以Y 记有一名家长来参加会议的学生数.则Y ~B (400,0.8)由拉普拉斯中心极限定理得3404000.8{340(2.5)0.9938.4000.80.2P Y -⨯⎛⎫≤≈Φ=Φ= ⎪⨯⨯⎝⎭11. 设男孩出生率为0.515,求在10000个新生婴儿中女孩不少于男孩的概率?【解】用X 表10000个婴儿中男孩的个数,则X ~B (10000,0.515)要求女孩个数不少于男孩个数的概率,即求P {X ≤5000}. 由中心极限定理有{5000}(3)1(3)0.00135.100000.5150.485P X ≤≈Φ=Φ-=-Φ= ⎪⨯⨯⎝⎭12. 设有1000个人独立行动,每个人能够按时进入掩蔽体的概率为0.9.以95%概率估计,在一次行动中:(1)至少有多少个人能够进入? (2)至多有多少人能够进入?【解】用X i 表第i 个人能够按时进入掩蔽体(i =1,2,…,1000).令 S n =X 1+X 2+…+X 1000.(1) 设至少有m 人能够进入掩蔽体,要求P {m ≤S n ≤1000}≥0.95,事件{}.10000.90.190nn m S ≤=≤ ⎪⨯⨯⎝⎭ 由中心极限定理知:{}1{}10.95.10000.90.1n n P m S P S m ≤=-<≈-Φ≥ ⎪⨯⨯⎝⎭从而 0.05,90Φ≤⎪⎝⎭ 故1.65,90=- 所以 m =900-15.65=884.35≈884人 (2) 设至多有M 人能进入掩蔽体,要求P {0≤S n ≤M }≥0.95.{}0.95.90n P S M ≤≈Φ=90M =900+15.65=915.65≈916人. 13. 在一定保险公司里有10000人参加保险,每人每年付12元保险费,在一年内一个人死亡的概率为0.006,死亡者其家属可向保险公司领得1000元赔偿费.求: (1) 保险公司没有利润的概率为多大;(2) 保险公司一年的利润不少于60000元的概率为多大?【解】设X 为在一年中参加保险者的死亡人数,则X ~B (10000,0.006).(1) 公司没有利润当且仅当“1000X =10000×12”即“X =120”. 于是所求概率为{120}100000.0060.994100000.0060.994P X ϕ=≈⎪⨯⨯⨯⨯⎝⎭21(60/59.64)230.1811e 59.6459.64259.640.0517e 0ϕπ--== ⎪⎝⎭=⨯≈(2) 因为“公司利润≥60000”当且仅当“0≤X ≤60”于是所求概率为{060}100000.0060.994100000.0060.994P X ≤≤≈Φ-Φ⨯⨯⨯⨯(0)0.5.59.64⎛=Φ-Φ≈ ⎝ 14. 设随机变量X 和Y 的数学期望都是2,方差分别为1和4,而相关系数为0.5试根据契比雪夫不等式给出P {|X -Y |≥6}的估计. (2001研考) 【解】令Z =X -Y ,有()0,()()()()2()() 3.E Z D Z D X Y D X D Y D X D Y ρ==-=+-=所以2()31{|()|6}{||6}.63612D X Y P ZE Z P X Y --≥=-≥≤== 15. 某保险公司多年统计资料表明,在索赔户中,被盗索赔户占20%,以X 表示在随机抽查的100个索赔户中,因被盗向保险公司索赔的户数. (1) 写出X 的概率分布;(2) 利用中心极限定理,求被盗索赔户不少于14户且不多于30户的概率近似值.(1988研考)【解】(1) X 可看作100次重复独立试验中,被盗户数出现的次数,而在每次试验中被盗户出现的概率是0.2,因此,X ~B (100,0.2),故X 的概率分布是100100{}C 0.20.8,1,2,,100.kk k P X k k -===(2) 被盗索赔户不少于14户且不多于30户的概率即为事件{14≤X≤30}的概率.由中心极限定理,得{1430}1000.20.81000.20.8P X ≤≤≈Φ-Φ⨯⨯⨯⨯(2.5)( 1.5)0.994[9.33]0.927.=Φ-Φ-=--=16. 一生产线生产的产品成箱包装,每箱的重量是随机的.假设每箱平均重50千克,标准差为5千克,若用最大载重量为5吨的汽车承运,试利用中心极限定理说明每辆车最多可以装多少箱,才能保障不超载的概率大于0.977.【解】设X i (i =1,2,…,n )是装运i 箱的重量(单位:千克),n 为所求的箱数,由条件知,可把X 1,X 2,…,X n 视为独立同分布的随机变量,而n 箱的总重量T n =X 1+X 2+…+X n 是独立同分布随机变量之和,由条件知:()50,i E X = 5,=()50,n E T n ==依中心极限定理,当n ~(0,1)N 近似地,故箱数n 取决于条件{5000}n P T P ≤=≤0.977(2).≈Φ>=Φ 2>解出n <98.0199, 即最多可装98箱.。