《随机数学》作业14解答

发布 2022-07-06 22:43:28 阅读 1607

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。

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