概率第七章答案
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概率练习册第七章答案在概率论的学习过程中,练习题是帮助学生巩固理论知识和提高解题技巧的重要工具。
以下是第七章概率练习册的一些答案,供参考:问题1:假设有两个骰子,每个骰子有6个面,分别掷一次。
求掷出的两个骰子点数之和为7的概率。
答案:掷出点数之和为7的情况有(1,6), (2,5), (3,4), (4,3), (5,2), (6,1)共6种。
每个骰子有6种可能的结果,所以总共有6*6=36种可能的组合。
因此,点数之和为7的概率是6/36 = 1/6。
问题2:一个袋子里有5个红球和3个蓝球。
随机抽取2个球,求至少有一个红球的概率。
答案:至少有一个红球的情况包括:1红1蓝和2红。
1红1蓝的概率是(5/8)*(3/7),2红的概率是(5/8)*(4/7)。
所以,至少有一个红球的概率是(5/8)*(3/7) + (5/8)*(4/7) = 15/56。
问题3:一个班级有30个学生,其中15个是男生,15个是女生。
随机选择5个学生,求至少有3个男生的概率。
答案:我们可以使用组合来解决这个问题。
至少有3个男生的情况有:3男2女,4男1女,5男0女。
计算每种情况的概率并相加即可得到最终答案。
问题4:一个工厂每天生产100个零件,其中大约有2%是次品。
求至少有3个次品的概率。
答案:这是一个二项分布问题,其中n=100,p=0.02。
至少有3个次品的概率可以通过1 - P(X=0) - P(X=1) - P(X=2)来计算,其中P(X=k)是恰好有k个次品的概率。
问题5:一个随机变量X服从正态分布,其均值为μ=50,标准差为σ=10。
求P(40 < X < 60)。
答案:首先,我们需要将区间(40, 60)标准化。
计算Z值:Z1 =(40-50)/10 = -1,Z2 = (60-50)/10 = 1。
然后,使用标准正态分布表查找Z值对应的累积概率,最后相减得到P(40 < X < 60)。
第七章 参数估计1.设总体X 的密度函数为⎩⎨⎧<<+θ=θ其它010)1()(x x x f ,其中1->θ是未知参数,n X X X ,,,21Λ为取自总体X 的容量为n 的随机样本。
(1)求θ的矩估计量;解:由()101(1)d 2E X x x x θθθθ+=+=+⎰得 ()()211E X E X θ-=-所以,θ的矩估计量为XX --=112ˆθ; (2)求θ的极大似然估计量。
解:θ的似然函数为1()(1)nii L x θθθ==+∏取对数得对数似然函数()1ln ()ln 1ln ni i L n x θθθ==++∑令1d ln ()ln 0d 1ni i L nx θθθ==+=+∑ 得θ的极大似然估计量为∑=--=ni iX n1ln 1ˆθ2.设总体X 的概率密度为其中0>θ未知,从总体中抽取简单随机样本n X X X ,,,21Λ.(1)求θ的矩估计量;解:由()()212e d 2x E X x x θθθ+∞--==+⎰ 得()12E X θ=-所以θ的矩估计量为1ˆ2X θ=-; (2)求θ的极大似然估计量。
解:θ的似然函数为2()1()2i nx i L e θθ--==∏1222,,1,2,,nii x n n i eex i n θθ=-∑=≤=L是θ的增函数,而{}1min i i nx θ≤≤≤,所以θ的极大似然估计为 {}1ˆmin ii nX θ≤≤=。
3.设),,,(21n X X X Λ为来自总体),0(~2σN X 的一个样本,求2σ的极大似然估计并检验其是否为无偏估计。
解:2σ的似然函数为22221()i x ni L σσ-==对数似然函数为()222211ln ()ln 2πln 222n i i n n L x σσσ==---∑令222241d ln ()20d 2nii L n xσσσσ==-+=∑得2σ的极大似然估计量为2211ˆn i i X n σ==∑ 由于()()222iiE X D X σ== ,所以()()22211ˆni i E E X n σσ===∑ ()22()0x ex f x x θθθ--⎧>⎪=⎨≤⎪⎩这表明2211ˆn i i X n σ==∑是2σ的无偏估计。
校本作业(27) 7.1.1 (1)条件概率 参考答案1 .已知A 与8是两个事件,P(8)=币P(A8)=g,则P(A ∣B)等于()β∙4C.∣ O1答案D 解析 由条件概率的计算公式,可得⑻=镭14442 . 4张奖券中只有1张能中奖,现分别由4名同学不放回地抽取.若已知第一名同学没有抽到中奖券,则最后一名同学抽到中奖券的概率是()答案B解析 因为第一名同学没有抽到中奖券,所以问题变为3张奖券,1张能中奖,最后一名同学抽到中奖券的 概率显然是g.3 .在某班学生考试成绩中,数学不及格的占15%,语文不及格的占5%,两门都不及格的占3%,已知一名学生数学不及格,则他语文也不及格的概率是()A. 0.2B. 0.33C. 0.5D. 0.6答案A解析 设事件A 为“数学不及格”,事件8为“语文不及格”,P(5H)=3富=黑=0.2.所以数学不及格 时,该学生语文也不及格的概率为0.2.4 .甲、乙两市都位于长江下游,根据一百多年来的气象记录,知道一年中下雨天的比例甲市占20%,乙市占18%,两地同时下雨占12%,记尸(A)=0.2, P(B)=(M8, P(AB)=0.12,则尸(A ∣B)和也(B ∣A)分别等于()B⅜答案C5 .从1,2,3,4,5中任取2个不同的数,事件A= "取到的2个数之和为偶数”,事件8= "取到的2个数均为偶数”,则P(8∣A)等于()A∙3D.;解析尸⑷8)=需=媒=|,P(B ∖A)= P(AB)_0J2_3P(A) ="0T =5-D.:2 53 5 3 5答案B解析 P(Λ)=¾^=∣,P(AB)=∣⅜=⅛,由条件概率的计算公式,得P(5∣A)尸⑷ 4,6 .抛掷两枚均匀骰子,观察向上的点数,记事件A 为“两个点数不同”,事件3为“两个点数中最大点数为4” ,则P(B ∣A)等于()A⅛C-5答案C解析由题意,知抛掷两枚均匀骰子,构成的样本点的总数共有36个, 其中事件A 包含的样本点共有36—6=30(个),又由事件“两个点数不同且最大点数为4”的样本点为(1,4), (2,4), (3,4), (4,1), (4,2), (4,3),共有6个,所以 P(B ∣A)= ,∕∙∖)=布=5'故选 C.1∖∕∖) DU J367 .分别用集合M={2,4,5,6,7,8,11,12}中的任意两个元素作分子与分母构成真分数,已知取出的一个元素是 12,则取出的另外一个元素与之构成可约分数的概率是 __________ .4答案7解析 设“取出的两个元素中有一个是12”为事件A, “取出的两个元素构成可约分数”为事件B,则〃(A)=7, "(A8)=4,所以 P(5∣A)=(/.、)=不11∖λ),8 .设某种动物能活到20岁的概率为0.8,能活到25岁的概率为0.4,现有一只20岁的这种动物,它能活到25岁的概率是. 答案0∙5解析 设事件A 为“能活到20岁”,事件8为“能活到25岁”,则P(A) = 0.8, P(B)=0.4, 又所求概率为P(8∣A),由于8GA,故尸(A8)=P(6),所以一只20岁的这种动物能活到25岁的概率是0.5.9 .已知口袋中有2个白球和4个红球,现从中随机抽取两次,每次抽取1个.β∙6 D-6则 P(B ∣A)= P(A)—p (A)—0.8 — UQ⑴若采取放回的方法连续抽取两次,求两次都取得白球的概率;(2)若采取不放回的方法连续抽取两次,求在第一次取出红球的条件下,第二次取出的是红球的概率. 2 2 1解(1)两次都取得白球的概率。
概率论与数理统计 第七章 参数估计练习题与答案(答案在最后)1.设总体X 的二阶矩存在,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,则2EX 的矩估计是( ).(A) X (B) ()∑=-n i i X X n 121 (C) ∑=n i i X n 121 (D) 2S2.矩估计必然是( ).(A) 总体矩的函数 (B) 样本矩的函数 (C) 无偏估计 (D) 最大似然估计3.某钢珠直径X 服从()1,μN ,从刚生产出的一批钢珠中随机抽取9个,求得样本均值06.31=X ,样本标准差98.0=S ,则μ的最大似然估计是 .4.设θˆ是未知参数θ的一个估计量,若θθ≠ˆE ,则θˆ是θ的( ) (A) 最大似然估计 (B) 矩估计 (C) 有效估计 (D) 有偏估计5.设21,X X 是()1,μN 的一个样本,下面四个关于μ估计量中,只有( )才是μ的无偏估计.(A) 213432X X + (B) 214241X X + (C)215352X X + (D) 214143X X - 6.设总体X 服从参数为λ的Poisson 分布,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,则下列说法中错误的是( ).(A) X 是EX 的无偏估计量 (B) X 是DX 的无偏估计量 (C) X 是EX 的矩估计量 (D) 2X 是2λ的无偏估计量 7.设321,,X X X 是()1,μN 的一个样本,下面四个关于μ无偏估计量中,根据有效性这个标准来衡量,最好的是( ).(A) 321313131X X X ++ (B) 213132X X + (C)321412141X X X ++ (D) 216561X X + 8.设n X X X ,,,21 是来自总体()2,σμN 的一个样本,其中μ未知,而σ已知,则⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-n U X n U X σσ025.0025.0,作为μ的置信区间,其置信水平是( ).(A) 0.9 (B) 0.95 (C) 0.975 (D) 0.05 9.设n X X X ,,,21 是来自总体()2,σμN 的一个样本,其中μ未知,而σ已知,μ的置信水平为α-1的置信区间⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-n U X n U X σσαα22 ,的长度是α的减函数,对吗?10.总体X 的密度函数为()⎪⎩⎪⎨⎧<<=-其它101x x x f θθ,其中θ是未知参数,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,求参数θ的矩估计量和最大似然估计量.11.总体X 的密度函数为()⎪⎩⎪⎨⎧>=-其它002222x ex x f x θθ, 其中θ是未知参数,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,求参数θ的矩估计量和最大似然估计量.12.设总体X 服从几何分布:()()11--==x p p x X P ,() ,2,1=x ,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,求参数p 的最大似然估计. 13.设n X X X ,,,21 是来自总体()2,0σN 的一个样本,求参数2σ的最大似然估计.14.设n X X X ,,,21 是来自总体()2,7t a n σμ+N 的一个样本,其中22πμπ<<-,求参数2,σμ的最大似然估计.15.设n X X X ,,,21 是来自总体()2,~σμN X 的一个样本,对给定t ,求()t X P ≤的最大似然估计.16.一个罐子里装有黑球和白球,有放回地抽取一个容量为n 的样本,发现其中有k 个白球,求罐中黑球数和白球数之比R 的最大似然估计. 17.总体X 的分布律是:()()()θθθ312,0,21-=====-=X P X P X P ,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,求参数θ的矩估计和最大似然估计. 18.设总体X 服从二项分布()p N B ,,N 为正整数,10<<p ,n X X X ,,,21 是来自总体X 的大样本,求参数p N ,的矩估计量.19.设μ=EX ,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,证明:()∑=-=n i i X n T 121μ是总体方差的无偏估计.20.总体X 服从()θθ2,上均匀分布,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,证明X 32ˆ=θ是参数θ的无偏估计.21.设总体X 服从二项分布()p m B ,,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,证明∑==ni i X n m p 11ˆ是参数θ的无偏估计. 22.设n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,且X 服从参数为λ的Poisson 分布,对任意()1,0∈α,证明()21S X αα-+是λ的无偏估计,其中2,S X 分别是样本均值和样本方差.23.设02>=σDX ,n X X X ,,,21 是来自总体X 的一个样本,问2X 是否是()2EX 的无偏估计.24.设321,,X X X 是来自总体()2,σμN 的一个样本,试验证:32112110351ˆX X X ++=μ,32121254131ˆX X X ++=μ,都是参数μ的无偏估计,并指出哪个更有效.25.从总体()1,1μN 抽取一个容量为1n 的样本:1,,,21n X X X ,从总体()4,2μN 抽取一个容量为2n 的样本:2,,,21n Y Y Y ,求21μμα-=的最大似然估计αˆ.假定总的样本容量21n n n +=不变时,求21,n n 使αˆ的方差最小. 26.为了测量一台机床的椭圆度,从全部产品中随机抽取100件进行测量,求得样本均值为mm X 081.0=,样本标准差为mm S 025.0=,求平均椭圆度μ的置信水平为0.95的置信区间.27.自动机床加工的同类零件中,随机抽取9件,测得长度如下:21.1,21.3,21.4,21.5,21.3,21.7,21.4,21.3,21.6,已知零件长度X 服从()2,σμN ,置信水平为0.95,(1) 若15.0=σ,求μ置信区间; (2) 若σ未知,求μ置信区间; (3) 若4.21=μ,求σ置信区间; (4) 若μ未知,求σ置信区间. 28.设总体X 服从()23,μN ,如果希望μ的置信水平为0.9的置信区间长度不超过2,则需要抽取的样本容量至少是多少?29.某厂利用两条自动化流水线灌装面粉,分别从两条流水线上抽取12和17的两个独立样本,其样本均值和样本方差分别为:6.10=X ,4.221=S ,5.9=Y ,7.422=S ,假设两条生产线上灌装面粉的重量都服从正态分布,其均值分别为21,μμ,方差相等,求21μμ-的置信水平为0.9的置信区间. 30.设两位化验员独立对某种聚合物含氯量用相同方法各作10次测定,其测定值的样本方差分别为:5419.021=S ,6065.022=S ,设2221,σσ分别为两位化验员所测定值总体的方差,设两位化验员的测定值都服从正态分布,求方差比2221σσ的置信水平为0.9的置信区间.31.从一批产品中抽取100个产品,发现其中有9个次品,求这批产品的次品率p 的置信水平为0.9的置信区间.答案详解1.C 2.B 3.31.064.D 5.C 6.D 7.A 8.B 9.对10.(1) 矩估计因为()⎰∞+∞-=dx x xf EX 11+==⎰θθθθdx x ,所以21⎪⎭⎫⎝⎛-=EX EX θ,而X EX =∧,由此得参数θ的矩估计量为21ˆ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=X X θ (2) 最大似然估计似然函数为:()()∏==ni i x f L 1θ()()121-=θθnnx x x ,两边取对数, ()θL ln ()()nx x x n21ln 1ln 2-+=θθ,令()θθd L d ln ()0ln 21221=+=n x x x n θθ, 得参数θ的最大似然估计为:212ln ˆ⎪⎭⎫⎝⎛=∑=ni i x n θ11.(1) 矩估计因为()⎰∞+∞-=dx x xf EX ⎰∞+-=022222dx exx θθ⎰∞+∞--=dx e xx 2222221θθ⎰∞+∞--=dx exx 2222222θθπθπθπ22=, 所以EX πθ2=,而X EX =∧,由此得参数θ的矩估计量为X πθ2ˆ=。
.第七章假设检验7.1设总体J〜N(4Q2),其中参数4, /为未知,试指出下面统计假设中哪些是简洁假设,哪些是复合假设:(1) W o: // = 0, σ = 1 ;(2) W o√∕ = O, σ>l5(3) ∕70:// <3, σ = 1 ;(4) % :0< 〃 <3 ;(5)W o :// = 0.解:(1)是简洁假设,其余位复合假设7.2设配么,…,25取自正态总体息(19),其中参数〃未知,无是子样均值,如对检验问题“0 :〃 = 〃o, M :4工从)取检验的拒绝域:c = {(x1,x2,∙∙∙,x25)r∣x-χ∕0∖≥c},试打算常数c ,使检验的显著性水平为0. 05_ Q解:由于J〜N(〃,9),故J~N(",二)在打。
成立的条件下,一/3 5cP o(∖ξ-^∖≥c) = P(∖ξ-μJ^∖≥-)=2 1-Φ(y) =0.05Φ(-) = 0.975,-= 1.96,所以c=L176°3 37. 3 设子样。
,乙,…,25取自正态总体,cr:已知,对假设检验%邛=μ0, H2> /J。
,取临界域c = {(X[,w,…,4):片>9)},(1)求此检验犯第一类错误概率为α时,犯其次类错误的概率夕,并争论它们之间的关系;(2)设〃o=0∙05, σ~=0. 004, a =0.05, n=9,求"=0.65 时不犯其次类错误的概率。
解:(1)在儿成立的条件下,F~N(∕o,军),此时a = P^ξ≥c^ = P0< σo σo )所以,包二为册=4_,,由此式解出c°=窄4f+为% ∖∣n在H∣成立的条件下,W ~ N",啊 ,此时nS = %<c°) = AI。
气L =①(^^~品)二①匹%=①(2δξ^历σoA∣-σ+A)-A-------------- y∕n)。
习题7-11. 选择题(1) 设总体X 的均值μ与方差σ2都存在但未知, 而12,,,n X X X L 为来自X 的样本, 则均值μ与方差σ2的矩估计量分别是( ) .(A) X 和S 2. (B) X 和211()nii X nμ=-∑. (C) μ和σ2. (D) X 和211()nii X X n=-∑.解 选(D).(2) 设[0,]X U θ:, 其中θ>0为未知参数, 又12,,,n X X X L 为来自总体X 的样本, 则θ的矩估计量是( ) .(A) X . (B) 2X . (C) 1max{}i i nX ≤≤. (D) 1min{}i i nX ≤≤.解 选(B).2. 设总体X 的分布律为其中0<θ<12n , 试求θ的矩估计量.解 因为E (X )=(-2)×3θ+1×(1-4θ)+5×θ=1-5θ, 令15X θ-=得到θ的矩估计量为ˆ15X θ-=. 3. 设总体X 的概率密度为(1),01,(;)0, x x f x θθθ+<<=⎧⎨⎩其它.其中θ>-1是未知参数, X 1,X 2,…,X n 是来自X 的容量为n 的简单随机样本, 求: (1) θ的矩估计量;(2) θ的极大似然估计量. 解 总体 X 的数学期望为1101()()d (1)d 2E X xf x x x x θθθθ+∞+-∞+==+=+⎰⎰. 令()E X X =, 即12X θθ+=+, 得参数θ的矩估计量为21ˆ1X X θ-=-. 设x 1, x 2,…, x n 是相应于样本X 1, X 2,… , X n 的一组观测值, 则似然函数为1(1),01,0,n n i i i x x L θθ=⎧⎛⎫+<<⎪ ⎪=⎨⎝⎭⎪⎩∏其它. 当0<x i <1(i =1,2,3,…,n )时, L >0且 ∑=++=ni ixn L 1ln )1ln(ln θθ,令1d ln ln d 1ni i L nx θθ==++∑=0, 得θ的极大似然估计值为 1ˆ1ln nii nxθ==--∑,而θ的极大似然估计量为 1ˆ1ln nii nXθ==--∑.4. 设总体X 服从参数为λ的指数分布, 即X 的概率密度为e ,0,(,)0,0,x x f x x λλλ->=⎧⎨⎩≤ 其中0λ>为未知参数, X 1, X 2, …, X n 为来自总体X 的样本, 试求未知参数λ的矩估计量与极大似然估计量.解 因为E (X )=1λ =X , 所以λ的矩估计量为1ˆXλ=. 设x 1, x 2,…, x n 是相应于样本X 1, X 2,… ,X n 的一组观测值, 则似然函数11nii inxx nni L eeλλλλ=--=∑==∏,取对数 1ln ln ()ni i L n x λλ==-∑.令1d ln 0,d ni i L n x λλ==-=∑ 得λ的极大似然估计值为1ˆxλ=,λ的极大似然估计量为1ˆXλ=. 5. 设总体X 的概率密度为,01(,)1,120,x f x x θθθ<<=-⎧⎪⎨⎪⎩,≤≤,其它,其中θ(0<θ<1)是未知参数. X 1, X 2, …, X n 为来自总体的简单随机样本, 记N 为样本值12,,,n x x x L 中小于1的个数. 求: (1) θ的矩估计量; (2) θ的极大似然估计量.解 (1) 1213()d (1)d 2X E X x x x x θθθ==+-=-⎰⎰, 所以32X θ=-矩.(2) 设样本12,,n x x x L 按照从小到大为序(即顺序统计量的观测值)有如下关系:x (1) ≤ x (2) ≤…≤ x (N ) <1≤ x (N +1)≤ x (N +2)≤…≤x (n ) .似然函数为(1)(2)()(1)(2)(1),1()0,,N n N N N N n x x x x x x L θθθ-++-<=⎧⎨⎩L L ≤≤≤≤≤≤≤其它.考虑似然函数非零部分, 得到ln L (θ ) = N ln θ + (n − N ) ln(1−θ ),令d ln ()0d 1L N n N θθθθ-=-=-, 解得θ的极大似然估计值为ˆN nθ=. 习题7-21. 选择题: 设总体X 的均值μ与方差2σ都存在但未知, 而12,,,n X X X L 为X 的样本, 则无论总体X 服从什么分布, ( )是μ和2σ的无偏估计量.(A) 11nii X n=∑和211()nii X X n=-∑. (B)111nii X n =-∑和211()1nii X X n =--∑.(C)111nii X n =-∑和211()1nii X n μ=--∑. (D)11nii X n=∑和211()nii X nμ=-∑.解 选(D).2. 若1X ,2X ,3X 为来自总体2(,)X N μσ:的样本, 且Y 1231134X X kX =++为μ的无偏估计量, 问k 等于多少?解 要求1231111()3434E X X kX k μμμμ++=++=, 解之, k =512.3. 设总体X 的均值为0, 方差2σ存在但未知, 又12,X X 为来自总体X的样本, 试证:2121()2X X -为2σ的无偏估计.证 因为22212112211[()][(2)]22E X X E X X X X -=-+2222112212[()2()()]22E X E X X E X σσ=-+==,所以2121()2X X -为2σ的无偏估计.习题7-31. 选择题(1) 总体未知参数θ的置信水平为0.95的置信区间的意义是指( ). (A) 区间平均含总体95%的值. (B) 区间平均含样本95%的值.(C) 未知参数θ有95%的可靠程度落入此区间. (D) 区间有95%的可靠程度含参数θ的真值. 解 选(D).(2) 对于置信水平1-α(0<α<1), 关于置信区间的可靠程度与精确程度, 下列说法不正确的是( ).(A) 若可靠程度越高, 则置信区间包含未知参数真值的可能性越大. (B) 如果α越小, 则可靠程度越高, 精确程度越低. (C) 如果1-α越小, 则可靠程度越高, 精确程度越低. (D) 若精确程度越高, 则可靠程度越低, 而1-α越小. 解 选(C )习题7-41. 某灯泡厂从当天生产的灯泡中随机抽取9只进行寿命测试, 取得数据如下(单位:小时):1050, 1100, 1080, 1120, 1250, 1040, 1130, 1300, 1200. 设灯泡寿命服从正态分布N (μ, 902), 取置信度为0.95, 试求当天生产的全部灯泡的平均寿命的置信区间.解 计算得到1141.11,x = σ2 =902. 对于α = 0.05, 查表可得/20.025 1.96z z ==α.所求置信区间为/2/2(,)(1141.11 1.96,1141.11 1.96)(1082.31,1199.91).x x z +=-=αα2. 为调查某地旅游者的平均消费水平, 随机访问了40名旅游者, 算得平均消费额为105=x 元, 样本标准差28=s 元. 设消费额服从正态分布. 取置信水平为0.95, 求该地旅游者的平均消费额的置信区间.解 计算可得105,x = s 2 =282.对于α = 0.05, 查表可得0.0252(1)(39) 2.0227t n t α-==.所求μ的置信区间为22((1),(1))(105 2.0227,105 2.0227)x n x n αα--+-=+=(96.045, 113.955).3. 假设某种香烟的尼古丁含量服从正态分布. 现随机抽取此种香烟8支为一组样本, 测得其尼古丁平均含量为18.6毫克, 样本标准差s =2.4毫克. 试求此种香烟尼古丁含量的总体方差的置信水平为0.99的置信区间.解 已知n =8, s 2 =2.42, α = 0.01, 查表可得220.0052(1)(7)20.278n αχχ-==, 220.99512(1)(7)0.989n αχχ--==, 所以方差σ 2的置信区间为2222122(1)(1)(,)(1)(1)n S n S n n ααχχ---=--22(81) 2.4(81) 2.4(,)20.2780.989-⨯-⨯=(1.988, 40.768). 4. 某厂利用两条自动化流水线灌装番茄酱, 分别从两条流水线上抽取样本:X 1,X 2,…,X 12及Y 1,Y 2,…,Y 17, 算出221210.6g,9.5g, 2.4, 4.7x y s s ====.假设这两条流水线上装的番茄酱的重量都服从正态分布, 且相互独立, 其均值分别为12,μμ. 又设两总体方差2212σσ=. 求12μμ-置信水平为0.95的置信区间, 并说明该置信区间的实际意义.解 由题设22121210.6,9.5, 2.4, 4.7,12,17,x y s s n n ======2222112212(1)(1)(121) 2.4(171) 4.71.94212172wn s n s s n n -+--⨯+-⨯===+-+-120.0252(2)(27) 2.05181,t n n t α+-==所求置信区间为122(()(2)((10.69.5) 2.05181 1.94x y t n n s α-±+-=-±⨯ =(-0.40,2.60).结论“21μμ-的置信水平为0.95 的置信区间是(-0.40,2.60)”的实际意义是:在两总体方差相等时, 第一个正态总体的均值1μ比第二个正态总体均值2μ大-0.40~2.60,此结论的可靠性达到95%.5. 某商场为了了解居民对某种商品的需求, 调查了100户, 得出每户月平均需求量为10公斤, 方差为9 . 如果这种商品供应10000户, 取置信水平为0.99.(1) 取置信度为0.99,试对居民对此种商品的平均月需求量进行区间估计; (2) 问最少要准备多少这种商品才能以99%的概率满足需要? 解 (1) 每户居民的需求量的置信区间为2222((1),(1))()(10 2.575,10 2.575)(9.2275,10.7725).,x n x n x z x αααα-+-≈+=-=10000户居民对此种商品月需求量的置信度为0.99的置信区间为(92275,107725);(2)最少要准备92275公斤商品才能以99%的概率满足需要.。
7-2 单正态总体的假设检验1.已知某炼铁厂铁水含碳量服从正态分布 N (4.55,0.108 2) , 现在测定了 9炉铁水 ,其平均 含碳量为 4.484, 如果估 计方差没有变化,可否认为现 在生产的铁 水平均含碳量为 4.55 ( 0.05) ?解 提出检验假设H 0 : 4.55, H 1 : 4.55以 H 0成立为前提,确定检验 H 0 的统计量及其分布说明小概率事件没有发生,因此接受 H 0 .即认为 现在生产的铁水平均含碳量为 4.55.2. 机器包装食盐, 每袋净重量 X (单位: g )服从正态分布, 规定每袋净重量为 500g ),标准差不能超过 10( g )。
某天开工后,为检验机器工作是否正常,从包装好的食盐中随机抽取 9 袋,测得其净重量为:497 507 510 475 484 488 524 491 515以显著性水平解.作假设 0.05检验这天包装机工作是否正常?H 0 : 2 102, H 1: 2 102选取统计量2 n 1 2 8 2 22 2 S 2 2 S 2 ~ 2(n 1) 02 102/nX 4.550.108/ 9对给定的显著性水平 =0.05,由上~ N(0,1)分位点可知P{U u }2查标准正态分布表可得 u2即Pu0 .025x 4.55 0.108/ 9X 4.550.108 / 91.96,而 4.484 4.550.108/ 9u 0.0521.83 1.962n 1 2 2S 0对给定的显著性水平 =0.05, 查 2分布表得 : 由已知计算得 s 2 12 (n 1) 228.44 2 n 1 2 2s 0 02.95 (8) 2.733,于是拒绝域为 2 2.733 82 s 2 18.2752 102因此接受 H 0 ,即可以认为 这天包装机工作不正常。
2.733 X: N( , 2),已知64斤,测得折断力(单位:斤)为 578,570,572,570, 572,596,584。
第七章 参数估计注意: 这是第一稿(存在一些错误)1、解 由θθθμθ2),()(01===⎰d x xf X E ,204103)(2221θθθ=-==X D v ,可得θ的矩估计量为X 2^=θ,这时θθ==)(2)(^X E E ,nnX D D 5204)2()(22^θθθ=⋅==。
3、解 由)1(2)1(2)1(2)(21θθθθμ-=-+-==X E ,得θ的矩估计量为:3262121^=-=-=X θ。
建立关于θ的似然函数:482232)1(4)1())1(2()()(θθθθθθθ-=--=L令0148))1ln(4ln 8()(ln =--=∂-+∂=∂∂θθθθθθθL ,得到θ的极大似然估计值:32^=θ 4、解:矩估计:()1012122μθλθλθλ=⋅+⋅+⋅--=--,()()()()2222222121νθλθθλλθλθλ=--++-++--, 11A =,234B =, 故()()()()222ˆˆ221,3ˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆ222121.4θλθλθθλλθλθλ⎧--=⎪⎨--++-++--=⎪⎩解得1ˆ,43ˆ.8λθ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩为所求矩估计。
极大似然估计:(){}()33214526837,0,2,11L P X X X X X X X X θλθλθλ==========--,()()(),ln ,3ln 2ln 3ln 1l L θλθλθλθλ==++--,()(),330,1,230.1l l θλθθθλθλλλθλ∂⎧=-=⎪⎪∂--⎨∂⎪=-=⎪∂--⎩解得3ˆ,81ˆ.4θλ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩即为所求。
5、解 由33)1(3)1(3)(222+-=-+-+=p p p p p p X E ,所以得到p 的矩估计量为^394(3)34322X X p -----==建立关于p 的似然函数:3210)1()2)1(3()()2)1(()(22n n n n p p p p p p p L ---= 令0)(ln =∂∂pp L ,求得到θ的极大似然估计值:n n n n p 22210^++=6、解:(1)()1112EX x x dx θθθθ+=+=+⎰, 由ˆ1ˆ2X θθ+=+得21ˆ1X X θ-=-为θ的矩估计量。
习题7-11. 选择题(1) 设总体X 的均值μ与方差σ2都存在但未知, 而12,,,n X X X 为来自X 的样本, 则均值μ与方差σ2的矩估计量分别是( ) .(A) X 和S 2. (B) X 和211()n i i X n μ=-∑.(C) μ和σ2. (D) X 和211()n ii X X n=-∑.解 选(D).(2) 设[0,]X U θ , 其中θ>0为未知参数, 又12,,,n X X X 为来自总体X 的样本, 则θ的矩估计量是( ) .(A) X . (B) 2X . (C) 1max{}i i nX ≤≤. (D) 1min{}i i nX ≤≤.解 选(B).2. 设总体X 的分布律为其中0<θ<12n , 试求θ的矩估计量.解 因为E (X )=(-2)×3θ+1×(1-4θ)+5×θ=1-5θ, 令15X θ-=得到θ的矩估计量为ˆ15X θ-=. 3. 设总体X 的概率密度为(1),01,(;)0, x x f x θθθ+<<=⎧⎨⎩其它.其中θ>-1是未知参数, X 1,X 2,…,X n 是来自X 的容量为n 的简单随机样本,求: (1) θ的矩估计量;(2) θ的极大似然估计量. 解 总体 X 的数学期望为1101()()d (1)d 2E X xf x x x x θθθθ+∞+-∞+==+=+⎰⎰.令()E X X =, 即12X θθ+=+, 得参数θ的矩估计量为21ˆ1X X θ-=-. 设x 1, x 2,…, x n 是相应于样本X 1, X 2,… , X n 的一组观测值, 则似然函数为1(1),01,0,n n i i i x x L θθ=⎧⎛⎫+<<⎪ ⎪=⎨⎝⎭⎪⎩∏其它. 当0<x i <1(i =1,2,3,…,n )时, L >0且 ∑=++=ni ixn L 1ln )1ln(ln θθ,令1d ln ln d 1ni i L nx θθ==++∑=0, 得θ的极大似然估计值为 1ˆ1ln nii nxθ==--∑,而θ的极大似然估计量为 1ˆ1ln nii nXθ==--∑.4. 设总体X 服从参数为λ的指数分布, 即X 的概率密度为e ,0,(,)0,0,x x f x x λλλ->=⎧⎨⎩≤其中0λ>为未知参数, X 1, X 2, …, X n 为来自总体X 的样本, 试求未知参数λ的矩估计量与极大似然估计量.解 因为E (X )=1λ =X , 所以λ的矩估计量为1ˆXλ=. 设x 1, x 2,…, x n 是相应于样本X 1, X 2,… ,X n 的一组观测值, 则似然函数11nii inxx nni L eeλλλλ=--=∑==∏,取对数 1ln ln ()ni i L n x λλ==-∑.令1d ln 0,d ni i L n x λλ==-=∑ 得λ的极大似然估计值为1ˆx λ=,λ的极大似然估计量为1ˆXλ=.5. 设总体X 的概率密度为,01(,)1,120,x f x x θθθ<<=-⎧⎪⎨⎪⎩,≤≤,其它,其中θ(0<θ<1)是未知参数. X 1, X 2, …, X n 为来自总体的简单随机样本, 记N为样本值12,,,n x x x 中小于1的个数. 求: (1) θ的矩估计量; (2) θ的极大似然估计量.解 (1) 1213()d (1)d 2X E X x x x x θθθ==+-=-⎰⎰, 所以32X θ=-矩.(2) 设样本12,,n x x x 按照从小到大为序(即顺序统计量的观测值)有如下关系:x (1) ≤ x (2) ≤…≤ x (N ) <1≤ x (N +1)≤ x (N +2)≤…≤x (n ) . 似然函数为(1)(2)()(1)(2)(1),1()0,,N n N N N N n x x x x x x L θθθ-++-<=⎧⎨⎩ ≤≤≤≤≤≤≤其它. 考虑似然函数非零部分, 得到ln L (θ ) = N ln θ + (n − N ) ln(1−θ ),令d ln ()0d 1L N n N θθθθ-=-=-, 解得θ的极大似然估计值为ˆN nθ=. 习题7-21. 选择题: 设总体X 的均值μ与方差2σ都存在但未知, 而12,,,n X X X 为X 的样本, 则无论总体X 服从什么分布, ( )是μ和2σ的无偏估计量.(A) 11n i i X n =∑和211()nii XX n=-∑. (B)111nii Xn =-∑和211()1nii X X n =--∑.(C)111nii X n =-∑和211()1nii X n μ=--∑. (D)11nii X n=∑和211()nii X nμ=-∑.解 选(D).2. 若1X ,2X ,3X 为来自总体2(,)X N μσ 的样本, 且Y 1231134X X kX =++为μ的无偏估计量, 问k 等于多少? 解 要求1231111()3434E X X kX k μμμμ++=++=, 解之, k =512.3. 设总体X 的均值为0, 方差2σ存在但未知, 又12,X X 为来自总体X 的样本, 试证:2121()2X X -为2σ的无偏估计.证 因为22212112211[()][(2)]22E X X E X X X X -=-+2222112212[()2()()]22E X E X X E X σσ=-+==,所以2121()2X X -为2σ的无偏估计.习题7-31. 选择题(1) 总体未知参数θ的置信水平为0.95的置信区间的意义是指( ). (A) 区间平均含总体95%的值. (B) 区间平均含样本95%的值.(C) 未知参数θ有95%的可靠程度落入此区间. (D) 区间有95%的可靠程度含参数θ的真值. 解 选(D).(2) 对于置信水平1-α(0<α<1), 关于置信区间的可靠程度与精确程度, 下列说法不正确的是( ).(A) 若可靠程度越高, 则置信区间包含未知参数真值的可能性越大. (B) 如果α越小, 则可靠程度越高, 精确程度越低. (C) 如果1-α越小, 则可靠程度越高, 精确程度越低. (D) 若精确程度越高, 则可靠程度越低, 而1-α越小. 解 选(C )习题7-41. 某灯泡厂从当天生产的灯泡中随机抽取9只进行寿命测试, 取得数据如下(单位:小时):1050, 1100, 1080, 1120, 1250, 1040, 1130, 1300, 1200.设灯泡寿命服从正态分布N (μ, 902), 取置信度为0.95, 试求当天生产的全部灯泡的平均寿命的置信区间.解 计算得到1141.11,x = σ2 =902. 对于α = 0.05, 查表可得/20.025 1.96z z ==α.所求置信区间为/2/2(,)(1141.11 1.96,1141.11 1.96)(1082.31,1199.91).x x z +=-=αα2. 为调查某地旅游者的平均消费水平, 随机访问了40名旅游者, 算得平均消费额为105=x 元, 样本标准差28=s 元. 设消费额服从正态分布. 取置信水平为0.95, 求该地旅游者的平均消费额的置信区间.解 计算可得105,x = s 2 =282.对于α = 0.05, 查表可得0.0252(1)(39) 2.0227t n t α-==.所求μ的置信区间为222828((1),(1))(105 2.0227,105 2.0227)s s x n x n αα-+-==(96.045, 113.955).3. 假设某种香烟的尼古丁含量服从正态分布. 现随机抽取此种香烟8支为一组样本, 测得其尼古丁平均含量为18.6毫克, 样本标准差s =2.4毫克. 试求此种香烟尼古丁含量的总体方差的置信水平为0.99的置信区间.解 已知n =8, s 2 =2.42, α = 0.01, 查表可得220.0052(1)(7)20.278n αχχ-==,220.99512(1)(7)0.989n αχχ--==, 所以方差σ 2的置信区间为2222122(1)(1)(,)(1)(1)n S n S n n ααχχ---=--22(81) 2.4(81) 2.4(,)20.2780.989-⨯-⨯=(1.988, 40.768). 4. 某厂利用两条自动化流水线灌装番茄酱, 分别从两条流水线上抽取样本:X 1,X 2,…,X 12及Y 1,Y 2,…,Y 17, 算出221210.6g,9.5g, 2.4, 4.7x y s s ====. 假设这两条流水线上装的番茄酱的重量都服从正态分布, 且相互独立, 其均值分别为12,μμ. 又设两总体方差2212σσ=. 求12μμ-置信水平为0.95的置信区间,并说明该置信区间的实际意义.解 由题设22121210.6,9.5, 2.4, 4.7,12,17,x y s s n n ======2222112212(1)(1)(121) 2.4(171) 4.71.94212172wn s n s s n n -+--⨯+-⨯===+-+-120.0252(2)(27) 2.05181,t n n t α+-==所求置信区间为122(()(2)((10.69.5) 2.05181 1.94x y t n n s α-±+-=-±⨯ =(-0.40,2.60).结论“21μμ-的置信水平为0.95 的置信区间是(-0.40,2.60)”的实际意义是:在两总体方差相等时, 第一个正态总体的均值1μ比第二个正态总体均值2μ大-0.40~2.60,此结论的可靠性达到95%.5. 某商场为了了解居民对某种商品的需求, 调查了100户, 得出每户月平均需求量为10公斤, 方差为9 . 如果这种商品供应10000户, 取置信水平为0.99.(1) 取置信度为0.99,试对居民对此种商品的平均月需求量进行区间估计; (2) 问最少要准备多少这种商品才能以99%的概率满足需要? 解 (1) 每户居民的需求量的置信区间为2222((1),(1))()(10 2.575,10 2.575)(9.2275,10.7725).,x n x n x z x z αααα--≈=+=10000户居民对此种商品月需求量的置信度为0.99的置信区间为(92275,107725);(2)最少要准备92275公斤商品才能以99%的概率满足需要.。