概率论与数理统计答案精选
发布时间:2020-05-23 07:25:44
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习题二
1.一袋中有5只乒乓球,编号为1,2,3,4,5,在其中同时取3只,以X表示取出的3只球中的最大号码,写出随机变量X的分布律.
【解】
故所求分布律为
X | 3 | 4 | 5 |
P | |||
2.设在15只同类型零件中有2只为次品,在其中取3次,每次任取1只,作不放回抽样,以X表示取出的次品个数,求:
(1) X的分布律;
(2) X的分布函数并作图;
(3)
【解】
故X的分布律为
X | 0 | 1 | 2 |
P | |||
(2) 当x<0时,F(x)=P(X≤x)=0
当0≤x<1时,F(x)=P(X≤x)=P(X=0)=
当1≤x<2时,F(x)=P(X≤x)=P(X=0)+P(X=1)=
当x≥2时,F(x)=P(X≤x)=1
故X的分布函数
(3)
3.射手向目标独立地进行了3次射击,每次击中率为,求3次射击中击中目标的次数的分布律及分布函数,并求3次射击中至少击中2次的概率.
【解】
设X表示击中目标的次数.则X=0,1,2,3.
故X的分布律为
X | 0 | 1 | 2 | 3 |
P | ||||
分布函数
4.(1) 设随机变量X的分布律为
P{X=k}=
其中k=0,1,2,…,λ>0为常数,试确定常数a.
(2) 设随机变量X的分布律为
P{X=k}=a/N, k=1,2,…,N,
试确定常数a.
【解】(1) 由分布律的性质知
故
(2) 由分布律的性质知
即
5.甲、乙两人投篮,投中的概率分别为,,今各投3次,求:
(1) 两人投中次数相等的概率;
(2) 甲比乙投中次数多的概率.
【解】分别令X、Y表示甲、乙投中次数,则X~b(3,),Y~b(3,
(1)
(2)
=
6.设某机场每天有200架飞机在此降落,任一飞机在某一时刻降落的概率设为,且设各飞机降落是相互独立的.试问该机场需配备多少条跑道,才能保证某一时刻飞机需立即降落而没有空闲跑道的概率小于(每条跑道只能允许一架飞机降落)?
【解】设X为某一时刻需立即降落的飞机数,则X~b(200,,设机场需配备N条跑道,则有
即
利用泊松近似
查表得N≥9.故机场至少应配备9条跑道.
7.有一繁忙的汽车站,每天有大量汽车通过,设每辆车在一天的某时段出事故的概率为,在某天的该时段内有1000辆汽车通过,问出事故的次数不小于2的概率是多少(利用泊松定理)?
【解】设X表示出事故的次数,则X~b(1000,)
8.已知在五重贝努里试验中成功的次数X满足P{X=1}=P{X=2},求概率P{X=4}.
【解】设在每次试验中成功的概率为p,则
故
所以
9.设事件A在每一次试验中发生的概率为,当A发生不少于3次时,指示灯发出信号,
(1) 进行了5次独立试验,试求指示灯发出信号的概率;
(2) 进行了7次独立试验,试求指示灯发出信号的概率.
【解】(1) 设X表示5次独立试验中A发生的次数,则X~6(5,)
(2) 令Y表示7次独立试验中A发生的次数,则Y~b(7,)
10.某公安局在长度为t的时间间隔内收到的紧急呼救的次数X服从参数为(1/2)t的泊松分布,而与时间间隔起点无关(时间以小时计).
(1) 求某一天中午12时至下午3时没收到呼救的概率;
(2) 求某一天中午12时至下午5时至少收到1次呼救的概率.
【解】(1)
11.设P{X=k}=
P{Y=m}=
分别为随机变量X,Y的概率分布,如果已知P{X≥1}=
【解】因为
而
故得
即
从而
12.某教科书出版了2000册,因装订等原因造成错误的概率为,试求在这2000册书中恰有5册错误的概率.
【解】令X为2000册书中错误的册数,则X~b(2000,.利用泊松近似计算,
得
13.进行某种试验,成功的概率为
【解】
14.有2500名同一年龄和同社会阶层的人参加了保险公司的人寿保险.在一年中每个人死亡的概率为,每个参加保险的人在1月1日须交12元保险费,而在死亡时家属可从保险公司领取2000元赔偿金.求:
(1) 保险公司亏本的概率;
(2) 保险公司获利分别不少于10000元、20000元的概率.
【解】以“年”为单位来考虑.
(1) 在1月1日,保险公司总收入为2500×12=30000元.
设1年中死亡人数为X,则X~b(2500,,则所求概率为
由于n很大,p很小,λ=np=5,故用泊松近似,有
(2) P(保险公司获利不少于10000)
即保险公司获利不少于10000元的概率在98%以上
P(保险公司获利不少于20000)
即保险公司获利不少于20000元的概率约为62%
15.已知随机变量X的密度函数为
f(x)=Ae?|x|, ?∞<x<+∞,
求:(1)A值;(2)P{0<X<1}; (3) F(x).
【解】(1) 由
故
(2)
(3) 当x<0时,
当x≥0时,
故
16.设某种仪器内装有三只同样的电子管,电子管使用寿命X的密度函数为
f(x)=
求:(1) 在开始150小时内没有电子管损坏的概率;
(2) 在这段时间内有一只电子管损坏的概率;
(3) F(x).
【解】
(1)
(2)
(3) 当x<100时F(x)=0
当x≥100时
故
17.在区间[0,a]上任意投掷一个质点,以X表示这质点的坐标,设这质点落在[0,a]中任意小区间内的概率与这小区间长度成正比例,试求X的分布函数.
【解】 由题意知X~∪[0,a],密度函数为
故当x<0时F(x)=0
当0≤x≤a时
当x>a时,F(x)=1
即分布函数
18.设随机变量X在[2,5]上服从均匀分布.现对X进行三次独立观测,求至少有两次的观测值大于3的概率.
【解】X~U[2,5],即
故所求概率为
19.设顾客在某银行的窗口等待服务的时间X(以分钟计)服从指数分布
【解】依题意知
该顾客未等到服务而离开的概率为
20.某人乘汽车去火车站乘火车,有两条路可走.第一条路程较短但交通拥挤,所需时间X服从N(40,102);第二条路程较长,但阻塞少,所需时间X服从N(50,42).
(1) 若动身时离火车开车只有1小时,问应走哪条路能乘上火车的把握大些?
(2) 又若离火车开车时间只有45分钟,问应走哪条路赶上火车把握大些?
【解】(1) 若走第一条路,X~N(40,102),则
若走第二条路,X~N(50,42),则
故走第二条路乘上火车的把握大些.
(2) 若X~N(40,102),则
若X~N(50,42),则
故走第一条路乘上火车的把握大些.
21.设X~N(3,22),
(1) 求P{2<X≤5},P{?4<X≤10},P{|X|>2},P{X>3};
(2) 确定c使P{X>c}=P{X≤c}.
【解】(1)
(2) c=3
22.由某机器生产的螺栓长度(cm)X~N(,),规定长度在±内为合格品,求一螺栓为不合格品的概率.
【解】
23.一工厂生产的电子管寿命X(小时)服从正态分布N(160,σ2),若要求P{120<X≤200}≥,允许σ最大不超过多少?
【解】
故
24.设随机变量X分布函数为
F(x)=
(1) 求常数A,B;
(2) 求P{X≤2},P{X>3};
(3) 求分布密度f(x).
【解】(1)由
(2)
(3)
25.设随机变量X的概率密度为
f(x)=
求X的分布函数F(x),并画出f(x)及F(x).
【解】当x<0时F(x)=0
当0≤x<1时
当1≤x<2时
当x≥2时
故
26.设随机变量X的密度函数为
(1) f(x)=ae??|x|,λ>0;
(2) f(x)=
试确定常数a,b,并求其分布函数F(x).
【解】(1) 由
故
即密度函数为
当x≤0时
当x>0时
故其分布函数
(2) 由
得 b=1
即X的密度函数为
当x≤0时F(x)=0
当0<x<1时
当1≤x<2时
当x≥2时F(x)=1
故其分布函数为
27.求标准正态分布的上
(1)
(2)
【解】(1)
即
即
故
(2) 由
即
查表得
由
即
查表得
28.设随机变量X的分布律为
X | ?2 ?1 0 1 3 |
Pk | 1/5 1/6 1/5 1/15 11/30 |
求Y=X2的分布律.
【解】Y可取的值为0,1,4,9
故Y的分布律为
Y | 0 1 4 9 |
Pk | 1/5 7/30 1/5 11/30 |
29.设P{X=k}=(
求随机变量X的函数Y的分布律.
【解】
30.设X~N(0,1).
(1) 求Y=eX的概率密度;
(2) 求Y=2X2+1的概率密度;
(3) 求Y=|X|的概率密度.
【解】(1) 当y≤0时,
当y>0时,
故
(2)
当y≤1时
当y>1时
故
(3)
当y≤0时
当y>0时
故
31.设随机变量X~U(0,1),试求:
(1) Y=eX的分布函数及密度函数;
(2) Z=?2lnX的分布函数及密度函数.
【解】(1)
故
当
当1<y
当y≥e时
即分布函数
故Y的密度函数为
(2) 由P(0<X<1)=1知
当z≤0时,
当z>0时,
即分布函数
故Z的密度函数为
32.设随机变量X的密度函数为
f(x)=
试求Y=sinX的密度函数.
【解】
当y≤0时,
当0<y<1时,
当y≥1时,
故Y的密度函数为
33.设随机变量X的分布函数如下:
试填上(1),(2),(3)项.
【解】由
由右连续性
从而③亦为0。即
34.同时掷两枚骰子,直到一枚骰子出现6点为止,求抛掷次数X的分布律.
【解】设Ai={第i枚骰子出现6点}。(i=1,2),P(Ai)=
故抛掷次数X服从参数为
35.随机数字序列要多长才能使数字0至少出现一次的概率不小于?
【解】令X为0出现的次数,设数字序列中要包含n个数字,则
X~b(n,
即
得 n≥22
即随机数字序列至少要有22个数字。
36.已知
F(x)=
则F(x)是( )随机变量的分布函数.
(A) 连续型; (B)离散型;
(C) 非连续亦非离散型.
【解】因为F(x)在(?∞,+∞)上单调不减右连续,且
但是F(x)在x=0处不连续,也不是阶梯状曲线,故F(x)是非连续亦非离散型随机变量的分布函数。选(C)
37.设在区间[a,b]上,随机变量X的密度函数为f(x)=sinx,而在[a,b]外,f(x)=0,则区间 [a,b]等于( )
(A) [0,π/2]; (B) [0,π];
(C) [?π/2,0]; (D) [0,
【解】在
在
在
在
故选(A)。
38.设随机变量X~N(0,σ2),问:当σ取何值时,X落入区间(1,3)的概率最大?
【解】因为
利用微积分中求极值的方法,有
得
又
故
故当
39.设在一段时间内进入某一商店的顾客人数X服从泊松分布P(λ),每个顾客购买某种物品的概率为p,并且各个顾客是否购买该种物品相互独立,求进入商店的顾客购买这种物品的人数Y的分布律.
【解】
设购买某种物品的人数为Y,在进入商店的人数X=m的条件下,Y~b(m,p),即
由全概率公式有
此题说明:进入商店的人数服从参数为λ的泊松分布,购买这种物品的人数仍服从泊松分布,但参数改变为λp.
40.设随机变量X服从参数为2的指数分布.证明:Y=1?e?2X在区间(0,1)上服从均匀分布.
【证】X的密度函数为
由于P(X>0)=1,故0<1?e?2X<1,即P(0<Y<1)=1
当y≤0时,FY(y)=0
当y≥1时,FY(y)=1
当0<y<1时,
即Y的密度函数为
即Y~U(0,1)
41.设随机变量X的密度函数为
f(x)=
若k使得P{X≥k}=2/3,求k的取值范围. (2000研考)
【解】由P(X≥k)=
若k<0,P(X<k)=0
若0≤k≤1,P(X<k)=
当k=1时P(X<k)=
若1≤k≤3时P(X<k)=
若3<k≤6,则P(X<k)=
若k>6,则P(X<k)=1
故只有当1≤k≤3时满足P(X≥k)=
42.设随机变量X的分布函数为
F(x)=
求X的概率分布. (1991研考)
【解】由离散型随机变量X分布律与分布函数之间的关系,可知X的概率分布为
X | ?1 | 1 | 3 |
P | |||
43.设三次独立试验中,事件A出现的概率相等.若已知A至少出现一次的概率为19/27,求A在一次试验中出现的概率.
【解】令X为三次独立试验中A出现的次数,若设P(A)=p,则
X~b(3,p)
由P(X≥1)=
故p=
44.若随机变量X在(1,6)上服从均匀分布,则方程y2+Xy+1=0有实根的概率是多少?
【解】
45.若随机变量X~N(2,σ2),且P{2<X<4}=,则
P{X<0}= .
【解】
故
因此
46.假设一厂家生产的每台仪器,以概率可以直接出厂;以概率需进一步调试,经调试后以概率可以出厂,以概率定为不合格品不能出厂.现该厂新生产了n(n≥2)台仪器(假设各台仪器的生产过程相互独立).求
(1) 全部能出厂的概率α;
(2) 其中恰好有两台不能出厂的概率β;
(3)其中至少有两台不能出厂的概率θ.
【解】设A={需进一步调试},B={仪器能出厂},则
由题意知B=
令X为新生产的n台仪器中能出厂的台数,则X~6(n,),
故
47.某地抽样调查结果表明,考生的外语成绩(百分制)近似服从正态分布,平均成绩为72分,96分以上的占考生总数的%,试求考生的外语成绩在60分至84分之间的概率.
【解】设X为考生的外语成绩,则X~N(72,σ2)
故
查表知
从而X~N(72,122)
故
48.在电源电压不超过200V、200V~240V和超过240V三种情形下,某种电子元件损坏的概率分别为,和(假设电源电压X服从正态分布N(220,252)).试求:
(1) 该电子元件损坏的概率α;
(2) 该电子元件损坏时,电源电压在200~240V的概率β
【解】设A1={电压不超过200V},A2={电压在200~240V},
A3={电压超过240V},B={元件损坏}。
由X~N(220,252)知
由全概率公式有
由贝叶斯公式有
49.设随机变量X在区间(1,2)上服从均匀分布,试求随机变量Y=e2X的概率密度fY(y).
【解】
因为P(1<X<2)=1,故P(e2<Y
当y≤e2时FY(y)=P(Y≤y)=0.
当e2<y
当y≥e4时,
即
故
50.设随机变量X的密度函数为
fX(x)=
求随机变量Y=eX的密度函数fY(y). (1995研考)
【解】P(Y≥1)=1
当y≤1时,
当y>1时,
即
故
51.设随机变量X的密度函数为
fX(x)=
求Y=1?
【解】
故
52.假设一大型设备在任何长为t的时间内发生故障的次数N(t)服从参数为λt的泊松分布.
(1) 求相继两次故障之间时间间隔T的概率分布;
(2) 求在设备已经无故障工作8小时的情形下,再无故障运行8小时的概率Q.(1993研考)
【解】(1) 当t<0时,
当t≥0时,事件{T>t}与{N(t)=0}等价,有
即
即间隔时间T服从参数为λ的指数分布。
(2)
53.设随机变量X的绝对值不大于1,P{X=?1}=1/8,P{X=1}=1/4.在事件{?1<X<1}出现的条件下,X在{?1,1}内任一子区间上取值的条件概率与该子区间长度成正比,试求X的分布函数F(x)=P{X≤x}. (1997研考)
【解】显然当x<?1时F(x)=0;而x≥1时F(x)=1
由题知
当?1<x<1时,
此时
当x=?1时,
故X的分布函数
54. 设随机变量X服从正态分N(μ1,σ12),Y服从正态分布N(μ2,σ22),且P{|X-μ1|<1}>P{|Y-μ2|<1},试比较σ1与σ2的大小. (2006研考)
解: 依题意
因为
所以有