作业1(随机过程的基本概念)
1、对于给定的随机过程及实数x,定义随机过程。
请将的均值函数和相关函数用的一维和二维分布函数表示。
解:2、设,其中随机变量x,y相互独立且都服从,证明是正态过程,并求其相关函数。
提示:注意到即可证得是正态过程。
按照相关函数的定义可得。
3、设是参数为的wiener过程,求下列过程的协方差函数:
1),其中a为常数;
2),其中,且与相互独立;
3),其中a为正常数;
提示:wiener过程就是指brown运动。
1)令,由定义求得。
具体在求的时候,可以先假设,然后再求(下同)。
2)令,由定义求得。
1、设是强度为的poisson过程,令,其中l>0为常数,求的一维分布,均值函数和相关函数。
提示:从而得到的一维分布(写出分布列即可);
由,易得。相关函数的稍微复杂点,但方法就是求期望,没特别的地方。给出关键步骤,其他自己补齐。
2、设是强度为的poisson过程,证明对于任意的,证明:
3、设是强度为的poisson过程,求。
1)的一维特征函数;
2)对于任意的,求。
提示:(1)按照特征函数的定义直接求。
2)注意到。
即可求得。1 某收音机使用一节电池供电,当电池失效时,立即换一节同型号新电池。如果电池的寿命服从30小时到60小时的均匀分布,问长时间工作情况下该收音机更换电池的速率是多少?
若没有备用电池,当收音机失效时,立即在市场上采购同型号电池,获得新电池的时间服从0小时到1小时的均匀分布,求在长时间工作的情况下,更换电池的速率。
解:设n(t)表示在[0,t]内失效的电池数量,则在长时间工作的情况下,电池更新的速率为。而。所以。
2 设是更新过程,更新间距,是它的更新函数,求。
提示:由于更新函数和更新过程唯一确定,于是由是它的更新函数,可知该更新过程为possion过程。从而更新间距相互独立同参数为的指数分布。
那么。作业4(markov过程)
1、设是齐次markov链,其状态空间,一步转移概率为矩阵为。
设初始分布为。求(1);
提示:(1)对于。
当然也可以通过求一步转移概率矩阵的平方,然后找到对应元素求得。
2、考虑一个质点在直线上作随机游动,如果在某一个时刻质点位于状态,则下一步将以概率向前移动到达,或以向后移动到达,以表示n时刻质点的位置,且在0时刻从原点出发,则显然是一个markov链。求。
1)写出状态空间e;
2)求一步转移概率矩阵;
3)求n步转移概率矩阵。
提示:1) e=所有整数。
3)每次游动只有两种可能,向前概率为p,向后概率为q,n次移动的结果是由i到j,若在n次游动中向前次,向后次,则。
3、设齐次markov链的状态空间是,状态转移矩阵为。
1)对状态空间进行分解;
2)求平稳分布。
提示:仿照教材中的例题来做。
平稳分布。其中。
4、设markov链的状态空间是,转移概率为。
证明。1)markov链是常返的不可约的;
证明:由于所有状态互通,所以所有状态具备相同的状态类型,又由于从而。
即状态0是常返的,所以整个马链也是常返的。
2)markov链是零常返的充分必要条件是;
证明:注意到及其整个马链所有状态互通即得。
3) markov链是正常返的充分必要条件是,且此时的平稳分布为。
证明。类似于(2),马链正常返的充要条件是。
由于,所以利用得。
由得。由得。
产生随机数作业报告
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