《概率论与数理统计》第三版__课后习题答案
习题一:
1.1 写出下列随机试验的样本空间:
(1) 某篮球运动员投篮时, 连续5 次都命中, 观察其投篮次数; 解:连续5 次都命中,至少要投5次以上,故}{ ,7,6,51=Ω; (2) 掷一颗匀称的骰子两次, 观察前后两次出现的点数之和; 解:}{12,11,4,3,22 =Ω; (3) 观察某医院一天内前来就诊的人数;
解:医院一天内前来就诊的人数理论上可以从0到无穷,所以}{ ,2,1,03=Ω;
(4) 从编号为1,2,3,4,5 的5 件产品中任意取出两件, 观察取出哪两件产品; 解:属于不放回抽样,故两件产品不会相同,编号必是一大一小,故: ()}{
;51,4≤≤=Ωj i j i (5) 检查两件产品是否合格;
解:用0 表示合格, 1 表示不合格,则()()()()}{1,1,0,1,1,0,0,05=Ω;
(6) 观察某地一天内的最高气温和最低气温(假设最低气温不低于T1, 最高气温不高于T2); 解:用x 表示最低气温, y 表示最高气温;考虑到这是一个二维的样本空间,故: ()}{
2
16,T y x T y x ≤≤=Ω ;
(7) 在单位圆内任取两点, 观察这两点的距离; 解:}{
207 x x =Ω;
(8) 在长为l 的线段上任取一点, 该点将线段分成两段, 观察两线段的长度. 解:()}{
l y x y x y x =+=Ω,0,0,8 ; 1.2
(1) A 与B 都发生, 但C 不发生; C AB ;
(2) A 发生, 且B 与C 至少有一个发生;)(C B A ?; (3) A,B,C 中至少有一个发生; C B A ??;
(4) A,B,C 中恰有一个发生;C B A C B A C B A ??; (5) A,B,C 中至少有两个发生; BC AC AB ??; (6) A,B,C 中至多有一个发生;C B C A B A ??;
(7) A;B;C 中至多有两个发生;ABC
(8) A,B,C 中恰有两个发生.C AB C B A BC A ?? ; 注意:此类题目答案一般不唯一,有不同的表示方式。
1.3 设样本空间}{20≤≤=Ωx x , 事件A =}{15.0≤≤x x ,}{
6.18.0≤=x x B 具体写出下列各事件:
(1) AB ; (2) B A - ; (3) B A -; (4) B A ? (1)AB }{
18.0≤=x x ; (2) B A -=}{
8.05.0≤≤x x ;
(3) B A -=}{
28.05.00≤?≤≤x x x ; (4) B A ?=}{
26.15.00≤?≤≤x x x
1.6 按从小到大次序排列)()(),(),(),(B P A P AB P B A P A P +?, 并说明理由.
解:由于),(,B A A A AB ???故)()()(B A P A P AB P ?≤≤,而由加法公式,有:
)()()(B P A P B A P +≤?
1.7
解:(1) 昆虫出现残翅或退化性眼睛对应事件概率为:
175.0)()()()(=-+=?WE P E P W P E W P
(2) 由于事件W 可以分解为互斥事件E W WE ,,昆虫出现残翅, 但没有退化性眼睛对应事件 概率为:1.0)()()(=-=WE P W P E W P
(3) 昆虫未出现残翅, 也无退化性眼睛的概率为:825.0)(1)(=?-=E W P E W P . 1.8
解:(1) 由于B AB A AB ??,,故),()(),()(B P AB P A P AB P ≤≤显然当B A ?时P(AB)
取到最大值。 最大值是0.6.
(2) 由于)()()()(B A P B P A P AB P ?-+=。显然当1)(=?B A P 时P(AB) 取到最小值,最小值是0.4. 1.9
解:因为 P(AB) = 0,故 P(ABC) = 0.C B A ,,至少有一个发生的概率为:
7
.0)()()()()()()()(=+---++=??ABC P AC P BC P AB P C P B P A P C B A P
1.10 解
(1)通过作图,可以知道,3.0)()()(=-?=B P B A P B A P (2)6.0))()((1)(1)(=---=-=B A P A P AB P AB P
7
.0)(1)()
()()(1))()()((1)(1)()()3(=-=+--=-+-=?-==A P B P AB P B P A P AB P B P A P B A P B A P AB P 由于 1.11
解:用i A 表示事件“杯中球的最大个数为i 个” i =1,2,3。三只球放入四只杯中,放法有
44464??=种,每种放法等可能。
对事件1A :必须三球放入三杯中,每杯只放一球。放法4×3×2种,故8
3)(1=A P
(选排列:好比3个球在4个位置做排列)。
对事件3A :必须三球都放入一杯中。放法有4种。(只需从4个杯中选1个杯子,放入此3个球,选法有4种),故161)(3=A P 。16
9
161831)(2=--=A P 1.12
解:此题为典型的古典概型,掷一颗匀称的骰子两次基本事件总数为36。.出现点数和为“3”对应两个基本事件(1,2),(2,1)。故前后两次出现的点数之和为3的概率为
18
1
。 同理可以求得前后两次出现的点数之和为4,5 的概率各是9
1,121。 (1) 1.13
解:从10个数中任取三个数,共有1203
10=C 种取法,亦即基本事件总数为120。
(1) 若要三个数中最小的一个是5,先要保证取得5,再从大于5的四个数里取两个,取法有
624=C 种,故所求概率为
201
。 (2) 若要三个数中最大的一个是5,先要保证取得5,再从小于5的五个数里取两个,取法
有1025=C 种,故所求概率为
12
1。 1.14
解:分别用321,,A A A 表示事件:
(1) 取到两只黄球; (2) 取到两只白球; (3) 取到一只白球, 一只黄球.则
,11
1
666)(,33146628)(2122
42212281======C C A P C C A P 3316)()(1)(213=--=A P A P A P 。
1.15
解:)
())
()(()())(())((B P B B AB P B P B B A P B B A P ?=??=
?
由于0)(=B B P ,故5.0)
()
()()()())((=-==
?B P B A P A P B P AB P B B A P
1.16
(1) );(B A P ?(2));(B A P ?
解:(1);8.05.04.01)()(1)()()()(=?-=-=-+=?B A P B P AB P B P A P B A P
(2);6.05.04.01)()(1)()()()(=?-=-=-+=?B A P B P B A P B P A P B A P
注意:因为5.0)(=B A P ,所以5.0)(1)(=-=B A P B A P 。 1.17
解:用i A 表示事件“第i 次取到的是正品”(3,2,1=i ),则i A 表示事件“第i 次取到的是次品”(3,2,1=i )。11212115331421
(),()()()20441938
P A P A A P A P A A =
===?=
(1) 事件“在第一、第二次取到正品的条件下, 第三次取到次品”的概率为:
3125()18
P A A A =
。
(2) 事件“第三次才取到次品”的概率为:
1231213121514535
()()()()201918228
P A A A P A P A A P A A A ==
??=
(3)事件“第三次取到次品”的概率为:
4
1 此题要注意区分事件(1)、(2)的区别,一个是求条件概率,一个是一般的概率。再例如,设有两个产品,一个为正品,一个为次品。用i A 表示事件“第i 次取到的是正品”(2,1=i ),
则事件“在第一次取到正品的条件下, 第二次取到次品”的概率为:1)(12=A A P ;而事件“第二次才取到次品”的概率为:2
1
)()()(12121==A A P A P A A P 。区别是显然的。 1.18。
解:用)2,1,0(=i A i 表示事件“在第一箱中取出两件产品的次品数i ”。用B 表示事件“从第二箱中取到的是次品”。则
2112
121222012222
14141466241
(),(),(),919191
C C C C P A P A P A C C C ?====== 01()12P B A =
,12()12P B A =,2
3
()12P B A =,
根据全概率公式,有:
283
)()()()()()()(221100=
++=A B P A P A B P A P A B P A P B P
1.19
解:设)3,2,1(=i A i 表示事件“所用小麦种子为i 等种子”,
B 表示事件“种子所结的穗有50 颗以上麦粒”。
则123()0.92,()0.05,()0.03,P A P A P A ===1()0.5P B A =,2()0.15P B A =,
3()0.1P B A =,根据全概率公式,有:
4705.0)()()()()()()(332211=++=A B P A P A B P A P A B P A P B P
1.20
解:用B 表示色盲,A 表示男性,则A 表示女性,由已知条件,显然有:
,025.0)(,05.0)(,49.0)(,51.0)(====A B P A B P A P A P 因此:
根据贝叶斯公式,所求概率为:
151
102
)()()()()()()()()()()()(=
+=+==
A B P A P A B P A P A B P A P B A P AB P AB P B P AB P B A P 1.21
解:用B 表示对试验呈阳性反应,A 表示癌症患者,则A 表示非癌症患者,显然有:
,01.0)(,95.0)(,995.0)(,005.0)(====A B P A B P A P A P
因此根据贝叶斯公式,所求概率为:
294
95
)()()()()()()()()()()()(=
+=+==
A B P A P A B P A P A B P A P B A P AB P AB P B P AB P B A P 1.22
(1) 求该批产品的合格率;
(2) 从该10 箱中任取一箱, 再从这箱中任取一件, 若此件产品为合格品, 问此件产品由甲、 乙、丙三厂生产的概率各是多少?
解:设,},{},{},{321产品为丙厂生产产品为乙厂生产产品为甲厂生产===B B B
}{产品为合格品=A ,则
(1)根据全概率公式,94.0)()()()()()()(332211=++=B A P B P B A P B P B A P B P A P ,该批产品的合格率为0.94.
(2)根据贝叶斯公式,94
19
)()()()()()()()()(332211111=++=
B A P B P B A P B P B A P B P B A P B P A B P
同理可以求得47
24
)(,9427)(32=
=A B P A B P ,因此,从该10 箱中任取一箱, 再从这箱中任取一件, 若此件产品为合格品, 此件产品由甲、乙、丙三厂生产的概率分别为:47
24
,9427,9419。
1.23
解:记A ={目标被击中},则994.0)7.01)(8.01)(9.01(1)(1)(=----=-=A P A P 1.24
解:记4A ={四次独立试验,事件A 至少发生一次},4A ={四次独立试验,事件A 一次也不发生}。而5904.0)(4=A P ,因此4096.0)()()(1)(444===-=A P A A A A P A P A P 。所以
2.08.01)(,8.0)(1=-==A P A P
三次独立试验中, 事件A 发生一次的概率为:384.064.02.03))(1)((21
3
=??=-A P A P C 。
二、第一章定义、定理、公式、公理小结及补充:
第二章 随机变量
2.1 X 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P
1/36
1/18
1/12
1/9
5/36
1/6
5/36
1/9
1/12
1/18
1/36
2.2解:根据
1)(0
==∑∞
=k k X P ,得10
=∑∞
=-k k
ae
,即111
1
=---e
ae 。 故 1-=e a
2.3解:用X 表示甲在两次投篮中所投中的次数,X~B(2,0.7) 用Y 表示乙在两次投篮中所投中的次数, Y~B(2,0.4) (1) 两人投中的次数相同
P{X=Y}= P{X=0,Y=0}+ P{X=1,Y=1} +P{X=2,Y=2}=
1
1
2
2
020211112020222222
0.70.30.40.60.70.30.40.60.70.30.40.60.3124C C C C C C ?+?+?=(2)甲比乙投中的次数多
P{X >Y}= P{X=1,Y=0}+ P{X=2,Y=0} +P{X=2,Y=1}=
1
2
2
1
110220022011
2222220.70.30.40.60.70.30.40.60.70.30.40.60.5628C C C C C C ?+?+?=2.4解:(1)P{1≤X ≤3}= P{X=1}+ P{X=2}+ P{X=3}=
12321515155
++= (2) P{0.5 12115155 += 2.5解:(1)P{X=2,4,6,…}= 2 4621111222 2k +++=11[1()] 14413 14 k k lim →∞-=- (2)P{X ≥3}=1―P{X <3}=1―P{X=1}- P{X=2}=1111244 - -= 2.6解:设i A 表示第i 次取出的是次品,X 的所有可能取值为0,1,2 12341213124123{0}{}()(|)(|)(|)P X P A A A A P A P A A P A A A P A A A A ====18171615122019181719 ???= 1123412342341234{1}{}{}{}{} 2181716182171618182161817162322019181720191817201918172019181795 P X P A A A A P A A A A P A A A A P A A A A ==+++=???+???+???+???= 12323 {2}1{0}{1}1199595 P X P X P X ==-=-==- -= 2.6解:(1)设X 表示4次独立试验中A 发生的次数,则X~B(4,0.4) 34 314044(3)(3)(4)0.40.60.40.60.1792P X P X P X C C ≥==+==+= (2)设Y 表示5次独立试验中A 发生的次数,则Y~B(5,0.4) 345 324150555(3)(3)(4)(5)0.40.60.40.60.40.60.31744P X P X P X P X C C C ≥==+=+==++= 2.7 (1)X ~P(λ)=P(0.5×3)= P(1.5) 0 1.51.5{0}0! P X e -=== 1.5 e - (2)X ~P(λ)=P(0.5×4)= P(2) 0122 222{2}1{0}{1}1130!1! P X P X P X e e e ---≥=-=-==--=- 2.8解:设应配备m 名设备维修人员。又设发生故障的设备数为X ,则)01.0,180(~B X 。 依题意,设备发生故障能及时维修的概率应不小于0.99,即99.0)(≥≤m X P ,也即 01.0)1(≤+≥m X P 因为n =180较大,p =0.01较小,所以X 近似服从参数为8.101.0180=?=λ的泊松分布。 查泊松分布表,得,当m +1=7时上式成立,得m =6。 故应至少配备6名设备维修人员。 2.9解:一个元件使用1500小时失效的概率为 3 1 10001000)15001000(1500 10001500 10002= -==≤≤?x dx x X P 设5个元件使用1500小时失效的元件数为Y ,则)3 1 ,5(~B Y 。所求的概率为 329.03 80 )32()31()2(53225==?==C Y P 2.10(1)假设该地区每天的用电量仅有80万千瓦时,则该地区每天供电量不足的概率为: 11 22340.8 0.8 {0.81}12(1)(683)0.0272|P X x x dx x x x <≤=-=-+=? (2)假设该地区每天的用电量仅有90万千瓦时,则该地区每天供电量不足的概率为: 11 22340.9 0.9 {0.91}12(1)(683)0.0037|P X x x dx x x x <≤=-=-+=? 2.11解:要使方程 03222 =+++K Kx x 有实根则使0)32(4)2(2 ≥+-=?K K 解得K 的取值范围为],4[]1,[+∞--∞ ,又随机变量K~U(-2,4)则有实根的概率为 3 1)2(4]34)2(1[=---+---= p 2.12解:X~P(λ)= P( 1 200 ) (1) 111 100 100200 200200 1{100}1200 |x P X e dx e e ---≤= ==-? (2)113200 20023003001{300}200 |x P X e dx e e --∞ -∞≥===? (3)1113 300 300200 2002 2100100 1{100300}200 |x P X e dx e e e ----≤≤= ==-? 1132 2 2 {100,100300}{100}{100300}(1)()P X X P X P X e e e -- - ≤≤≤=≤≤≤=-- 2.13解:设每人每次打电话的时间为X ,X ~E (0.5),则一个人打电话超过10分钟的概率为 510 5.010 5.05.0)10(-+∞ -+∞ -=-==>?e e dx e X P x x 又设282人中打电话超过10分钟的人数为Y ,则),282(~5 -e B Y 。 因为n =282较大,p 较小,所以Y 近似服从参数为9.12825 ≈?=-e λ的泊松分布。 所求的概率为 )1()0(1)2(=-=-=≥Y P Y P Y P 56625.09.219.119.19.19.1=-=--=---e e e 2.14解:(1))42.0(1)42.0()12 110 105( )105(Φ-=-Φ=-Φ=≤X P 3372.06628.01=-= (2))12 110 100()12110120( )120100(-Φ--Φ=≤≤X P 5934.017967.021)83.0(2)83.0()83.0(=-?=-Φ=-Φ-Φ= 2.15解:设车门的最低高度应为a 厘米,X~N(170,62) {}1{}0.01 170 {}()0.99 6 P X a P X a a P X a ≥=-≤≤-≤=Φ≥ 170 2.336 a -= 184a ≈厘米 2.19解:X 的可能取值为1,2,3。 因为6.0106 )1(3524====C C X P ; 1.01011)3(35 ====C X P ; 所以X 的分布律为 X 的分布函数为 ???? ???≥<≤<≤<=3 1329.0216.010 )(x x x x x F 2.20(1) 22{0}{}0.22 {}{0}{}0.30.40.73{4}{}0.1 2 P Y P X P Y P X P X P Y P X π πππ π=======+==+===== Y 2π 42 π i q 0.2 0.7 0.1 (2) {1}{0}{}0.30.40.7 3{1}{}{}0.20.10.3 22P Y P X P X P Y P X P X πππ =-==+==+====+==+= Y -1 1 i q 0.7 0.3 2.21(1) 3 .01.06.01)2(=--==X P 当11x -≤<时,(){1}0.3F x P X ==-= 当12x ≤<时,(){1}{1}0.3{1}0.8F x P X P X P X ==-+==+== {1}0.80.30.5P X ==-= 当2x ≥时,(){1}{1}{2}0.8{2}1F x P X P X P X P X ==-+=+==+== {2}10.80.2P X ==-= X -1 1 2 P 0.3 0.5 0.2 (2) {1}{1}{1}0.30.50.8P Y P X P X ===-+==+= {2}{2}0.2P Y P X ==== Y 1 2 i q 0.8 0.2 2.22 ~(0,1)X N ∴22 ()x X f x - = (1)设F Y (y),()Y f y 分别为随机变量Y 的分布函数和概率密度函数,则 2 1221(){}{21}{}2y x Y y F y P Y y P X y P X dx +--∞+=≤=-≤=≤=? 对()Y F y 求关于y 的导数,得2 2 1( )(1)2 8 21()( )2y y Y y f y ++- -+'= = (,)y ∈-∞∞ (2)设F Y (y),()Y f y 分别为随机变量Y 的分布函数和概率密度函数,则 当0y ≤时,(){}{}{}0X Y F y P Y y P e y P -=≤=≤=?= 当0y >时,有 2 2 ln (){}{}{ln }{ln }x X Y F y P Y y P e y P X y P X y dx ∞ ---=≤=≤=-≤=≥-=? 对()Y F y 求关于y 的导数,得 2 2 (ln )(ln )22 (ln )()0 y y Y y f y ---?'-=?=??? y>0y 0≤ (3)设F Y (y),()Y f y 分别为随机变量Y 的分布函数和概率密度函数,则 当y 0≤时,2 (){}{}{}0Y F y P Y y P X y P =≤=≤=?= 当y>0 时,222 (){}{}{x Y F y P Y y P X y P X dx - =≤=≤=≤≤ = 对()Y F y 求关于y 的导数,得 2 (ln )2 ()0 y Y f y - ?''= =? y>0 y 0 ≤ 2.23 ∵πX U(0,)∴1 ()0 X f x π?? =??? 0x π<<其它 (1) 2ln y π<<∞当时 2(){}{2ln }{ln }{}0Y F y P Y y P X y P X y P =≤=≤=≤=?= 2ln y π-∞<≤当 时 2 220 1 (){}{2ln }{ln }{}{y e y Y F y P Y y P X y P X y P X e P X dx π =≤=≤=≤=≤=≤=? 对()Y F y 求关于y 的导数,得到2211()()20y y Y e e f y ππ?'= ?=??? 2ln 2ln y y ππ-∞<≤<<∞ (2) ≥≤当y 1或 y -1时,(){}{cos }{}0Y F y P Y y P X y P =≤=≤=?= 11y -<<当时,arccos 1 (){}{cos }{arccos }Y y F y P Y y P X y P X y dx π π =≤=≤=≥=? 对()Y F y 求关于y 的导数,得到 1(arccos )()0Y y f y π?'-=? =??? 11y -<<其它 (3)≥≤当y 1或 y 0时(){}{sin }{}0Y F y P Y y P X y P =≤=≤=?= 01y <<当时, arcsin 0 arcsin (){}{sin }{0arcsin }{arcsin }1 1 Y y y F y P Y y P X y P X y P y X dx dx π ππππ π -=≤=≤=≤≤+-≤≤=+? ? 对()Y F y 求关于y 的导数,得到 11arcsin (arcsin )()0Y y y f y πππ?''--=?=??? 01y <<其它 第三章 随机向量 3.1 P{1 128 3.2 3.4(1)a= 9 (2) 512 (3) 1 11120000111 {(,)}(6)[(6)]992 |y y P X Y D dy x y dx y x x dy --∈=--=--?? ? 1123200111111188 (65)(35)9229629327 |y y dy y y y =-+=-+=?= ? 3.5解:(1) (2)222000 (,)22(|)(|)(1)(1) y x y x u v v u v y u x y x F x y e dudv e dv e du e e e e -+------===--=--? ? ??(2) (2) 2200 223230000()222(|)221 2(1)(22)(|)|1333 x x x y x v x y x x x x x x x P Y X e dxdy e dx e dy e e dx e e dx e e dx e e ∞ ∞ ∞ -+----∞ ∞ -----∞-∞≤===-=-=-=-+=-=?? ????? 3.6解:222 222222222001()(1)(1)a x y a r P x y a d dr x y r πθππ+≤+≤= =+++???? 222 222220 11111(1)21(1)2(1)11|a a a d d r r r a a πθπππ=+=-??=-=++++?? 3.7参见课本后面P227的答案 3.8 31 1 1200 033()(,)2232 |X y x f x f x y dy xy dy x = ===? ? 22 2 22220 331()(,)3222|y f y f x y dx xy dx y x y ====?? , ()20,X x f x ??=??? 02 x ≤≤其它 23()0Y y f y ?=??01y ≤≤其它 3.9解:X 的边缘概率密度函数()X f x 为: ①当10x x ><或时,(,)0f x y =, ()0X f x =1 122220 111 () 4.8(2) 4.8[2] 4.8[12] 222 10 01 () 4.8(2) 2.4(2) 2.4(2) ||Y y y x x X f y y x dx y x x y y y y y y f x y x dy y x x x =-=-=-+><≤≤=-=-=-??或 ②当01x ≤≤时,220 () 4.8(2) 2.4(2) 2.4(2)|x x X f x y x dy y x x x = -=-=-? Y 的边缘概率密度函数()Y f y 为: ① 当10y y ><或时,(,)0f x y =,()0Y f y = ② 当01y ≤≤时,1 122 111() 4.8(2) 4.8[2] 4.8[12]222 |Y y y f y y x dx y x x y y y =-=-=-+? 22.4(34)y y y =-+ 3.10 (1)参见课本后面P227的答案 (2)26()0 x x X dy f x ??=???? 01x ≤≤其它6=0x x ?? ?( 1-) 01x ≤≤其它 ()0 y Y dx f y ??=??? 01y ≤≤ 其它6=0y ?? ???) 01 y ≤≤其它 3.11参见课本后面P228的答案 3.12参见课本后面P228的答案 3.13(1) 220()()30X xy x dy f x ?+?=???? 01x ≤≤其它2223 0x x ?+?=???01x ≤≤其它 120()()3 0Y xy x dx f y ?+?=???? 02y ≤≤其它1=360 y ?+ ???? 02y ≤≤其它 对于02y ≤≤时,()0Y f y >, 所以2|3(,)1(|)()360X Y Y xy x f x y y f x y f y ?+??==?+??? 01x ≤≤其它2 6+220x xy y ??+??=????? 01 x ≤≤其它 对于01x ≤≤时,()0X f x > 所以22|3 (,)2(|)2()30Y X X xy x f x y x f y x x f x ?+??==?+??? 02y ≤≤其它3620x y x +??+??=? ? ??? 02y ≤≤其它 1 11222|00 01133111 722{|}(|)1222 54062 2 Y X y y P Y X f y dy dy dy ?+?+< =====?+??? 3.14 由表格可知 P{X=1;Y=2}=0.25≠P{X=1}P{Y=2}=0.3225 故}{}P{};P{ y Y x X y Y x X i i i i P ====≠ 所以X 与Y 不独立 3.15 由独立的条件}{}P{};P{ y Y x X y Y x X i i i i P =====则