概率论六七章习题答案

发布 2022-10-11 15:07:28 阅读 6602

(1)了解契比雪夫不等式;

2)了解辛钦大数定律,伯努利大数定律成立的条件及结论;

3)了解独立同分布的中心极限定理和棣莫佛—拉普拉斯中心极限定理(二项分布以正态分布为极限分布)的条件和结论,并会用相关定理近似计算有关随机事件的概率。

契比雪夫不等式。

柯西-施瓦茨不等式。

伯努利大数定律。

林德伯格-列维定理。

1. 马尔科夫不等式。

若为只取非负值的随机变量,则对任意常数,有。

2. 契比雪夫不等式。

若存在,则。

3. 辛钦大数定律。

定理 1 设是独立同分布的随机变量序列,且具有有限的数学期望,则对任意的,有。

4. 伯努利大数定律。

定理2 设,其中n=1,2, …00,有。

5.独立同分布的中心极限定理。

定理3 (林德伯格-列维定理) 设为独立同分布的随机变量,则对任意实数有。

式中,是标准正态分布的分布函数,即。

6. 棣莫佛-拉普拉斯中心极限定理。

定理3(棣莫佛-拉普拉斯定理) 设独立同分布,的分布是。

则对任意实数,有。

例1 设随机变量和的数学期望分别为-2和2,方差分别为1和4,而相关系数为-0.5,则根据契比雪夫不等式。

解因为。根据契比雪夫不等式。

所以。例2 某保险公司经多年资料统计表明,在索赔户中被盗户占20%,在随意抽查的100家索赔户中以被盗的索赔户数为随机变量,利用中心极限定理,求被盗的索赔户大于14户且小于30户的概率近似值。

分析]本题的随机变量服从参数的二项分布。如果要精确计算,就要用伯努利二项公式:.如果求近似值,可用契比雪夫不等式估计。

解由于,所以。

因此被盗的索赔户大于14户且小于30户的概率近似值为0.927.

例3 某车间有200台机床,它们彼此工作独立,开工率都为0.6,工作时耗电都为1kw,问供电所至少给这个车间多少度电,才能以99.9%的概率保证这个车间不会因供电不足而影响生产。

解用表示工作的机床台数,则。设要向车间供电kw,则有由棣莫佛-拉普拉斯定理得。即。因此。

例4 用契比雪夫不等式确定当掷一均匀硬币时,需掷多少次,才能保证使得出现正面的频率在0.4~0.6之间的概率不小于90%,并用正态逼近计算同一个问题。

解设需掷次,用表示出现正面的次数,则,有契比雪夫不等式得。

所以。由棣莫佛-拉普拉斯定理得。

即,查表得,故。

例5 假设是独立同分布的随机变量,且,证明当充分大时,随机变量近似服从正态分布,并指出其分布参数。

证由是独立同分布的随机变量序列可知,独立同分布,且有。

由林德伯格-列维定理可知,对任意有。

即近似服从正态分布。

例6 有一批建筑房屋用的木柱,其中80%的长度超过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 则,记,则。

由棣莫佛-拉普拉斯定理得。

例7 假设男婴的出生率为,某地区有7000多名产妇,试估计她们的生育情况。

分析]重伯努利实验**现的频率依概率收敛于它的概率,当很大时,有。

解设。显然,独立同分布且均服从分布,表示7000名产妇中生男婴的人数,有伯努利大数定理得。

由于已是足够大,因此。

即该地区估计有3581名男婴出生。

例8 某电视机厂每月生产10000台电视机,但它的显像管车间的**率为0.8,为了以0.997的概率保证出厂的电视机都装上**的显像管,该车间每月应生产多少只显像管?

解设显像管**数为,月总产量为,则有,从而。

为了使电视机都装上**的显像管,则每月至少生产10000只**显像管,即所求为。

由棣莫佛-拉普拉斯定理得。

即。由题意可知, ,且较大,即,所以。

查表得,故。

因此,每月至少要生产只显像管才能以0.997的概率保证出厂的10000台电视机都能装上**的显像管。

例9 一养鸡场购进1万个良种鸡蛋,已知每个鸡蛋孵化成雏鸡的概率为0.84,每只雏鸡发育成种鸡的概率为0.90,试计算这批鸡蛋得到种鸡不少于7500只的概率。

解设, ,令。

则诸独立同分布,且。

显然,表示10000个鸡蛋育成的种鸡数,则,而。

根据棣莫佛-拉普拉斯定理可得。

于是,所求概率为。

因此,由这批鸡蛋得到的种鸡不少于7500只的概率为92%.

6-1 设,再对利用契比雪夫不等式:

故服从大数定理。

6-2 设出现7的次数为,则有。

由棣莫佛-拉普拉斯定理可得。

由中心极限定理可知,近似服从标准正态分布,所以。

6-4 设报各人数为,则。

由棣莫佛-拉普拉斯定理可得。

6-5 设,则。

总保险费为(万元)

1) 当死亡人数在达到人时,保险公司无收入。

所以保险公司赚钱概率为。

因而亏本的概率为。

(2)若利润不少于40000,即死亡人数少于80人时,若利润不少于60000,即死亡人数少于60人时,若利润不少于80000,即死亡人数少于40人时,6-6 设总机需备条外线才能有95%的把握保证每个分机外线不必等候,设随机变量,则。

由中心极限定理可得。

6-7 密度函数为。

故数学期望为。

(1)设为第个数的误差,则。

(1)设为第个螺钉的重量,则。

(2)设,则。

6-9 设随机变量,按时进入掩体的人数为,则,所以有。

设有k人按时进入掩体,则。

所以至少有884人,至多有916.

1.设随机变量服从,则对区间,恒有。

2.一大批产品中优质品占一半,现每次抽取一个,看后放回再抽,问在100次抽。

取中取到优质品次数不超过45的概率等于。

3.相互独立, ,则对任意给定的,有( )

4.设为独立随机变量序列,且服从参数为的泊松分布,则有( )

5.设为独立随机变量序列,且服从服从参数为的指数分布,则( )

6.设随机变量相互独立, ,根据林德伯格-列维定理,当充分大时,近似服从正态分布,只要( )

7.某校有1000名学生,每人以80%的概率去图书馆自习,问图书馆至少应设多少个座位,才能以99%的概率保证去上自习的同学都有座位坐?

8.某种电子器件的寿命(小时)具有数学期望(未知),方差。为了估计,随机地取只这种器件,在时刻投入测试(设测试是相互独立的)直到失败,测得寿命为,以作为的估计,为了使,问至少为多少?

9.利用中心极限定理证明。

答案]1. 由棣莫佛-拉普拉斯定理可得。

2. 令表示100次抽取中取得优质品的次数。则。那么。

由棣莫佛-拉普拉斯定理可得。

3.由题意可得

又因为。故(d)项正确。

4.因为服从参数为的泊松分布,故,由林德伯格-列维定理得。

当充分大时,近似服从分布,故c项正确。

5.由题意可知。

由林德伯格-列维定理可得。

即。6.由于林德伯格-列维定理要求独立同分布,且具有有限的数学期望与方差。因此c项正确。

7.设表示同时去图书馆上自习的人数,并设图书馆至少有个座位,才能以99%的概率保证去上自习的同学都有座位,即满足。

因为,所以。

查表得,故。因此图书馆至少应有830个座位。

8.由于独立同分布,且。

由林德伯格-列维定理得。

即,查表得,故。

因此至少为1537.

9.设为独立同服从参数为1的泊松分布的随机变量序列,则服从参数为的泊松分布,因此有。

由林德伯格-列维定理可得。

所以。1)理解总体、简单随机样本、统计量、样本均值、样本方差及样本矩的概念,了解直方图和样本分布函数的意义和作用。

2)了解分布、分布、分布的概念和性质,了解分位数的概念并掌握查表计算。

3)了解正态总体的抽样分布。

1.总体和个体。

在数理统计中,把研究对象的全体称为总体或母体,把组成总体的每一个研究对象(元素或单元)称为个体。总体分为有限总体和无限总体。有限总体是指其总体中的成员只有有限个。

相应的,无限总体是指其总体中的成员有无限个。

2.样本。在一个总体中,抽取个个体,这个个体总称为总体的样本或子样,称为样本容量。

样本特性:1 代表性,样本中的每一个分量与总体有相同的分布。

2 独立性,个样本是相互独立的,具有上述两个特性的样本称为简单随机样本,简称样本。

3. 样本分布。

对于总体的样本,若的分布函数为,那么样本的联合。

分布函数为。

若的密度函数为,那么样本的联合密度函数为。

4. 样本分布函数。

设是总体的一个样本观察值,将它们按大小排列为,令。

称为样本分布函数(或经验分布函数).

5. 统计量的定义。

定义设是总体的一个样本,若是连续函数,

且其中不包含任何未知参数,称样本函数为统计量。

常用统计量设是从总体中抽取的一个样本。

1) 样本均值。

2) 样本方差。

3) 样本阶原点矩。

4) 样本阶中心矩。

6. 常用统计量的性质。

设是取自总体的一个样本, ,则。

7. 抽样分布。

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