1、 概率论计算与证明题 0第 4 章 数字特征与特征函数2、袋中有 k 号的球 k 只, ,从中摸出一球,求所得号码的数学期望。n,213、随机变量 取非负整数值 的概率为 ,已知 ,试决定 A 与 B。0!/nABpnaE7、袋中有 n 张卡片,记号码 1,2,n,从中有放回地抽出 k 张卡片来,求所得号码之和 的数学期望及方差。9、试证:若取非负整数值的随机变量 的数学期望存在,则 。1kP11、若随机变量 服从拉普拉斯分布,其密度函数为 。试求 ,2)(| xexpx0, 。ED13、若 相互独立,均服从 ,试证 。21,),(2aNaE),max(2117、甲袋中有 只白球 只黑球,乙袋
2、中装有 只白球 只黑球,现从甲袋中摸出 只球ab()cab放入乙袋中,求从乙袋中再摸一球而为白球的概率。20、现有 n 个袋子,各装有 只白球 只黑球,先从第一个袋子中摸出一球,记下颜色后就把它放入第二个袋子中,再从第二个袋子中摸出一球,记下颜色后就把它放入第三个袋子中,照这样办法依次摸下去,最后从第 n 个袋子中摸出一球并记下颜色,若在这 n 次摸球中所摸得的白球总数为,求 。nS21、在物理实验中,为测量某物体的重量,通常要重复测量多次,最后再把测量记录的平均值作为该体质重量,试说明这样做的道理。24、若 的密度函数是偶函数,且 ,试证 与 不相关,但它们不相互独立。2E25、若 的密度函
3、数为 ,试证: 与 不相关,但它们不独立。,21,1(,)0xypxy27、若 与 都是只能取两个值的随机变量,试证如果它们不相关,则独立。26、若 ,试证 的相关系数等于 的相关系数。,UaXbVcYd,UV,XY28、若 是三个随机变量,试讨论( 1) 两两不相关;123, 23,(2) ;(3) 之间的关系。312()DD1123EE概率论计算与证明题 129、若 服从二元正态分布, 。证明: 与 的相关系数,1,1EaDb,其中 。cosrq()0P30、设 服从二元正态分布, ,试证:(,) ,r。(1)max,rE31、设 与 独立,具有相同分布 ,试求 与 的相关系数。2(,)N
4、apquv34、若 服从 ,试求 。2(,)Na|kE39、若 及 分别记二进制信道的输入及输出,已知 1,01,Ppp, ,试1Pq 01,PqrPr求输出中含有输入的信息量。40、在 12 只金属球中混有一只假球,并且不知道它比真球轻还是重,用没有砝码的天平来称这些球,试问至少需要称多少次才能查出这个假球,并确定它比真球轻或重。41、试用母函数法求巴斯卡分布的数学期望及方差。43、在贝努里试验中,若试验次数 是随机变量,试证成功的次数与失败的次数这两个变量独立的充v要条件,是 服从普阿松分布。v44、设 是一串独立的整值随机变量序列,具有相同概率分布,考虑和 ,其中k 12v是随机变量,它
5、与 相互独立,试用(1)母函数法, (2)直接计算证明k。2, ()kkkEvDEv47、若分布函数 成立,则称它是对称的。试证分布函数对称的充要条件,是它()(0)Fxx的特征函数是实的偶函数。48、试求 均匀分布的特征函数。0,149、一般柯西分布的密度函数为 。证它的特征函数为221(),0()pxx,利用这个结果证明柯西分布的再生性。exp|it50、若随机变量 服从柯西分布, ,而 ,试证关于特征函数成立着0,1,但是 与 并不独立。()()ftft概率论计算与证明题 253、求证:对于任何实值特征函数 ,以下两个不等式成立:()ft。2124(),1()()ftftft54、求证:
6、如果 是相应于分布函数 的特征函数,则对于任何 值恒成立:()ftFxx。lim()(0)()2TitTfedxF55、随机变量的特征函数为 ,且它的 阶矩存在,令 ,称()ftn01log(),kktdXfknit为随机变量的 k 阶半不变量,试证 ( 是常数)的 阶半不变量等于 。kXbkX56、试求出半不变量与原点矩之间的关系式。58、设 相互独立,具有相同分布 试求 的分布,并写出它的数学期望及12,n 2(,)Na1n协方差阵,再求 的分布密度。1ni59、若 服从二元正态分布 ,其中 ,试找出矩阵 ,使 ,且要求 服从(0,)N421A非退化的正态分布,并求 的密度函数。60、证明
7、:在正交变换下,多元正态分布的独立、同方差性不变。第四章 解答.概率论计算与证明题 32、解:设 表取一球的号码数。袋中球的总数为 ,所以 )1(21n.knkP ,)(2)1(2 . nk nkE1 )12(36)(1)()(3、解:由于 是分布,所以应有 ,即 。又由已知00!nnBAPBBeA,,即 , , 。anABE!0 aBn01)!(eB,aae7、解:设 表示抽出 k 张卡片的号码和, 表示第 i 次抽到卡片的号码,则 ,i k21因为是放回抽取,所以诸 独立。由此得,对 。ik,21概率论计算与证明题 4, njnji nE11 21)(;)(2kE,)12(612)(112
8、 nnnjEi, )()(4)(62222 Diii。)1(221nkDn8.9、证: 11 kjk jPP 33232 P1kEP10.概率论计算与证明题 5.11、解: )(21| xtdxeE中.tt| dtedte|220 )()(21|2xtxDx中020)(dteetdett.2202 )()(ttt d13、证: 的联合密度为 ,21 22)()(exp),( ayy dE,ma),ax(概率论计算与证明题 6xx dypdypd),(),((利用密度函数的积分值为 1,减 a 再加 a)xx aa),(),((在前一积分中交换积分次序,在后一积分中交换 x 与 y 的记号)y
9、dxypdpad ),(),(yaxyeea22 )()(12 )ta中.dt2 a17、解:令 B 表“从乙袋摸一球为白球 ”, 表从甲袋所摸个球中白球数,则 取值 ,服从0,1c超几何分布,且 ,考虑到若 ,则当 时 ;若 ,则当()caEbca1,ic Pib时 ;而在条件概率定义中要求 由此得icb0Pi ()0iPAi!(,)max0,()|ncibBiBi0i c001i iPiPicc.Eab20、解:令 ,则中ii,01,1()aPb。211ba2()1)abb由此类推得 , 。又 ,1()aP,2in 2nnS。1niaEb21、解:以 表第 i 次测量值,由于受测量过程中许
10、多随机因素的影响,测量值 和物体真实重量i i概率论计算与证明题 7之间有偏差, 是独立同分布的随机变量,并有 。测量记录的平均值记为 ,则ai 2,iiEaD1()n, 。1niiaE221nii n平均值 的均值仍为 ,但方差只有 方差的 ,而方差是描述随机变量对于其数学期望的离散程度,ai1n所以以 作为物体的重量,则更近于真值。24、证:设 是 的密度函数,则 。由 是奇函数可得 ,从而()fx()fxf()xf 0E。又由于 是奇函数,得|0E|()f|()0|ExfdE故 与 不相关。|由于 的密度函数是偶函数,故可选 使 ,亦有 ,c|1Pc1Pc| ,|P其中等式成立是由于 。
11、由此得 与 不独立。|c|25、证: ,同理 。211(,) 0xExpyddy 0E21cov(,) xEdy即 与 不相关。但 与 不独立,事实上可求得, ,21,|()0,1xpx 21,|1()0,|ypx而当 且 时, 。|1x|y()()yy26、证: , ,2,EUaXbDaX2,EVcYdDcY,cov()()()ov(,)aX概率论计算与证明题 8。cov(,)|UV xyVacr raDXY欲 ,题中需补设 与 同号。UVxyr27、证:设 。作两个随机变量12,abcdpq。* *1 2,0,0: :abcdpqpq由 与 不相关即 得E*()()bdEbd,*()而 ,
12、*(),EabcdPabcd,()A由上两式值相等,再由 得()0c*, PabdPabcd此即 。同理可证,ccA,ad,cPcA,,PbPbd从而 与 独立。28、解:(一)证(1) (2),设(1)成立,即两两不相关,则 212323123()()()DEE12)(312)DE1332()()()E ,3( 2)成立。概率论计算与证明题 9(二)(1) (3)。设,12,1,:并设 与 独立,则12(记): ,123213, 1:2由第三章25题知, 两两独立,从而两两不相关,满足(1)。而 ,这时23 120E,(3)不成立。1230EE(三)(2)(1)。设 ,则1231,D。123 1()()224D,123满足(2)。但显然 两两相关,事实上由 得 与 相关,(1 )不成立。123,22()0E(四)(2)(3)。事实上,由(1)(2) ,(1)(3)得必有(2) (3)。(五)(3)(2)。设 1213,00,1,: :22则 2121300:,:1再设 与 独立,从而 的函数 与 也独立,我们有 ,1312312,E, ,0E12312323, 0, 0E 131230E,满足(3)。但