随机过程2012B'卷及答案
随机过程2012B'卷及答案
河北科技大学2012——2013 学年第一学期《应用随机过程》试卷（B′）学院理学院班级姓名学号一．概念简答题（每题5分，共40分）1. 写出ARMA（p,q）模型的定义2. 写出卡尔曼滤波的算法公式3. 一书亭用邮寄订阅销售杂志，订阅的顾客数是强度为6的一个泊松过程，每位顾客订阅1年，2年，3年的概率分别为111,,236，彼此如何订阅是相互独立的，每订阅一年，店主即获利5元，设()Y t是[0,)t时段内，店主从订阅中所获得总收入。
试求：（1）[()]E Y t（即[0,)t时段内总收入的平均收入）；（2）[()]D Y t 。
4. 已知平稳过程()X t 的功率谱密度为2424()109X w S w w w +=++，试求其自相关函数()X R τ。
5. 设某设备的使用期限为10年，在前5年平均2.5年需要维修一次，后5年平均2年维修一次，试求在使用期限内只维修过一次的概率。
6. 设()X t 为二阶矩过程，212()12(,)t tX R t t e --=，若()()()d Y t X t X t dt=+，试求12(,)Y R t t 。
7. 随机过程2{()(),,(,)}X t A t t T A N ϕμσ=∈ 是否为正态过程，试求其有限维分布的协方差阵。
8. 什么是随机过程，随机序列？ 二．综合题（每题10分，共60分）1. 设{(),0}X n n ≥是具有3个状态1,2,3的齐次马尔可夫链，一步转移概率矩阵为1/41/21/41/21/41/401/43/4P ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，初始分布为 123(0){(0)1}1/2,(0)1/3,(0)1/6p P X p p =====（1） 试求{(0)1,(2)3};P X X == （2） 试求{(2)2};P X = （3） 此链是否具有遍历性？ （4） 试求其平稳分布。
2. 设马尔科夫链的状态空间为I={0,1}, 一步转移概率矩阵为P=0.50.40.10.30.40.30.20.30.5⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，求其相应的极限分布。
随机过程试题及答案说课材料
随机过程试题及答案收集于网络，如有侵权请联系管理员删除1．设随机变量X 服从参数为λ的泊松分布，则X 的特征函数为 。
2．设随机过程X(t)=Acos( t+),-<t<ωΦ∞∞ 其中ω为正常数，A 和Φ是相互独立的随机变量，且A 和Φ服从在区间[]0,1上的均匀分布，则X(t)的数学期望为 。
3．强度为λ的泊松过程的点间间距是相互独立的随机变量，且服从均值为 的同一指数分布。
4．设{}n W ,n 1≥是与泊松过程{}X(t),t 0≥对应的一个等待时间序列，则n W 服从 分布。
5．袋中放有一个白球，两个红球，每隔单位时间从袋中任取一球，取后放回，对每一个确定的t 对应随机变量⎪⎩⎪⎨⎧=时取得白球如果时取得红球如果t t t e t t X ,,3)(，则 这个随机过程的状态空间 。
6．设马氏链的一步转移概率矩阵ij P=(p )，n 步转移矩阵(n)(n)ij P (p )=，二者之间的关系为 。
7．设{}n X ,n 0≥为马氏链，状态空间I ，初始概率i 0p P(X =i)=，绝对概率{}j n p (n)P X j ==，n 步转移概率(n)ijp ，三者之间的关系为 。
8．设}),({0≥t t X 是泊松过程，且对于任意012≥>t t 则{(5)6|(3)4}______P X X ===9．更新方程()()()()0tK t H t K t s dF s =+-⎰解的一般形式为 。
10．记()(),0n EX a t M M t μ=≥→∞-→对一切，当时，t +a 。
二、证明题（本大题共4道小题，每题8分，共32分）1.设A,B,C 为三个随机事件，证明条件概率的乘法公式：P(BC A)=P(B A)P(C AB)。
2.设{X (t ),t ≥0}是独立增量过程, 且X (0)=0, 证明{X (t ),t ≥0}是一个马尔科夫过程。
3.设{}n X ,n 0≥为马尔科夫链，状态空间为I ，则对任意整数n 0,1<n l ≥≤和i,j I ∈，n 步转移概率(n)()(n-)ij ik kjk Ip p p l l ∈=∑ ，称此式为切普曼—科尔莫哥洛夫方程，证明并说明其意义。
2012-2013秋季学期《随机过程》第六章习题
中科院研究生院2012～2013第一学期 随机过程讲稿 孙应飞第六章 高斯过程（维纳过程） 习题1、 设有随机过程Y ，∞<<−=t X t t 0,1)(2X 是正态随机变量，期望为0，方差为。
2X σ（1） 过程Y 是否正态过程？是否平稳过程？均需说明理由；)(t （2） 过程，在均方可积意义下是否存在？存在的话，试求其相关函数。
0,)()(0>=∫t ds s Y t Z t2、 设是初值为零的标准布朗运动，令0,)(≥t t B 10)],1/([)1()(<≤−−=t t t B t t ξ，的常数，试求随机过程0,0),12>≥−a t at η()(=−e B e t at )(t ξ和)(t η的均值函数和相关函数，并说明)(t ξ和)(t η是否是正态过程。
3、 设是标准的布朗运动，试求与的相关系数，其中：。
}0,)({≥t t B 1≤≤t )(t B ∫10)(du u B 04、 已知是初值为0的标准布朗运动，求在0),(>t t B 0)1(=B 时的条件概率分布密度函数。
)10()(<<t t B 5、 已知是初值为零的标准布朗运动，令0,)(≥t t B b t B a t +=)()(ξ，b at B t +=)()(η，其中常数a ，t 。
试分析此两随机过程的前二阶矩是否相同？此两过程是否同分布？说明理由。
0>b ,0>0≥6、 设{为零初值的标准布朗运动，试求：}0),(≥t t B （1） 在的条件下，的条件概率密度函数，其中t ；01)(x t B =)(2t B 12t >（2） 布朗运动的对称性，即证明：当 t 时，有0,00>>t 2/1})()({})()({00000000==≤+==>+x t B x t t B P x t B x t t B P ；（3） 令：T })(,0:inf{a t B t t a =>=a ，T 表示布朗运动首次到达a 的时刻，当时，试求T 的分布函数。
随机过程期末试题及答案(2)
{N(t),t ≥ 0} 独立，令 X(t)=∑X(t)] = λ tE {Y1} 。
k=1
N(t)
2
证明：由条件期望的性质 E [X(t) ] = E E ⎡ ⎣ X(t) N(t) ⎤ ⎦ ，而 E ⎡ ⎣ X(t) N(t) = n ⎤ ⎦ = E⎢
P(X(t) ≤ x X(t1 )=x1 , X(t 2 )=x 2 , X(t n )=x n ) = P(X(t)-X(t n ) ≤ x-x n X(t1 )-X(0)=x1 , X(t 2 )-X(0)=x 2 , X(t n )-X(0)=x n ) = P(X(t)-X(t n ) ≤ x-x n ) ，又因为 P(X(t) ≤ x X(t n )=x n )= P(X(t)-X(t n ) ≤ x-x n X(t n )=x n ) = P(X(t)-X(t n ) ≤ x-x n ) ，故 P(X(t) ≤ x X(t1 )=x1 , X(t 2 )=x 2 , X(t n )=x n ) = P(X(t) ≤ x X(t n )=x n )
2 2
0 0 1 4 0
4 0
0⎤ ⎥ 0⎥ ⎥ 1 ⎥ 4⎥ 1⎥ ⎦
（2） p33 = 1, 而p30，p31，p32 均为零，所以状态 3 构成一个闭集，它是吸收态，记 C1 = {3} ；0， 1 两个状态互通，且它们不能到达其它状态，它们构成一个闭集，记 C2 = {0， 1}，且它们都是正常返 非周期状态；由于状态 2 可达 C1，C 2 中的状态，而 C1，C 2 中的状态不可能达到它，故状态 2 为非 常返态，记 D= {2} 。 （3）状态空间 I 可分解为： E=D ∪ C1 ∪ C2 四.简答题（6 分）简述指数分布的无记忆性与马尔科夫链的无后效性的关系。 答： （略）
（完整版）随机过程习题答案
（完整版）随机过程习题答案随机过程部分习题答案习题22.1 设随机过程b t b Vt t X ),,0(,)(+∞∈+=为常数，)1,0(~N V ，求)(t X 的⼀维概率密度、均值和相关函数。
解因)1,0(~N V，所以1,0==DV EV ，b Vt t X +=)(也服从正态分布，b b tEV b Vt E t X E =+=+=][)]([ 22][)]([t DV t b Vt D t X D ==+=所以),(~)(2t b N t X ，)(t X 的⼀维概率密度为),(,21);(222)(+∞-∞∈=--x ett x f t b x π，),0(+∞∈t均值函数 b t X E t m X ==)]([)(相关函数)])([()]()([),(b Vt b Vs E t X s X E t s R X ++==][22b btV bsV stV E +++=2b st +=2.2 设随机变量Y 具有概率密度)(y f ，令Yt e t X -=)(，0,0>>Y t ，求随机过程)(t X 的⼀维概率密度及),(),(21t t R t EX X 。
解对于任意0>t，Yt e t X -=)(是随机变量Y 的函数是随机变量，根据随机变量函数的分布的求法，}ln {}{})({);(x Yt P x e P x t X P t x F t Y ≤-=≤=≤=-)ln (1}ln {1}ln {tx F t x Y P t x Y P Y --=-≤-=-≥= 对x 求导得)(t X 的⼀维概率密度xtt x f t x f Y 1)ln ();(-=，0>t)(][)]([)(dy y f e eE t X E t m yt tY X相关函数+∞+-+---====0)()(2121)(][][)]()([),(212121dy y f e e E e e E t X t X E t t R t t y t t Y t Y t Y X 2.3 若从0=t 开始每隔21秒抛掷⼀枚均匀的硬币做实验，定义随机过程=时刻抛得反⾯时刻抛得正⾯t t t t t X ,2),cos()(π试求：（1）)(t X 的⼀维分布函数),1(),21(x F x F 和；（2）)(t X 的⼆维分布函数),;1,21(21x x F ；（3）)(t X 的均值)1(),(X X m t m ，⽅差 )1(),(22X Xt σσ。
09-10随机过程试题B卷答案
P
... ...
2/3 0
0 2/3
1/ 3 0
0 1/ 3
... ...
... ... ... ... ... ...
设在第 k 步转移中向右移了 x 步，向左移了 y 步，且经过 k 步转移状态从 i 进入 j，则
x y k, x y j i,
从而 x k ( j i) , y k ( j i) .
（ F）
2． 二阶矩存在的严平稳过程一定是宽平稳过程。
（T）
3． 有限状态的马氏链一定是正常返的。
（F ）
4． 有限状态的马尔可夫链都有柯尔莫哥洛夫向前、向后方程。（ T）
5． 尤尔（Yule）过程是一类特殊的纯生过程。
（T）
学生姓名：
年级：
专业：
得分 评阅人
二、证明题：（共 1 题，每题 15 分）
2
2
由于 x,y 都只能取整数，所以 k ( j i) 必须是偶数，又在 k 步中哪 x 步向右，哪 y 步向左是任意的，
选取的方法有Ckx 种，于是
p(k) ij
C
x k
(
1) 3
x
(
2 3
)
y
,
k ( j i)为偶数
0,
k ( j i)为奇数
二） 设河流每年的 BOD（生物耗氧量）浓度为齐次马尔可夫链，状态空间 I={1，2，3}，是按 BOD 浓度为低，中，高分别表示的，BOD 浓度高时河流视为被污染，其一步转移概率矩阵（以一年为单位）为
布朗运动具有平稳增量，且 Bth Bsh 的分布就是 n 维的正态分布 N (0, (t-s) I ).
一维布朗运动有 cov(Bs , Bt ) s t 。
2012年随机过程试卷答案
故 3,1, 是非常返且非周期， 因此， I 可分解为
I = K + J = {1, 3} ∪ {0, 2, 4}.
……………15 分
……………18 分
转移状态图如下：
北方工业大学试卷
第5页
共 10 页
五、 （20 分）
设随机过程X (t ) = A cos(ωt + Θ), 其中A是服从瑞利分布的随机变量，其概率密度为
为常返态.
……………10 分
北方工业大学试卷
第3页
共 10 页
又因为
(1) (2) μ0 = f 00 + 2 f 00 =
3 1 < ∞, 并且 p00 = > 0, 易得 d1 = d 0 = 1, 所以状态 1，0 均为非周期、 2 2
正常返.
3
……………13 分 ……………15 分
由π = π P 和 ∑π i = 1，
n=0,1,2,3,…}是两个状态的马氏链， 这说明 n 个中继站具有无记忆性， 所以 { X(n)，
状态空间为 I ={0，1}， ……………5 分
而其一步转移概率矩阵为
北方工业大学试卷
第8页
共 10 页
⎛ p 1− p ⎞ ⎛ p P=⎜ ⎟=⎜ p ⎠ ⎝q ⎝1 − p
q⎞ ⎟. p⎠
……………8 分
(2) P( X (0) = 1) p11 (2) (2) + P( X (0) = 1) p11 P( X (0) = 0) p01
=
1 {β [1 − ( p − q ) 2 ] + α [1 + ( p − q) 2 ]} 2 α + α ( p − q)2 = , 1 + (α − β )( p − q ) 2 进一步，由
12-13随机过程试题B卷答案
华中师范大学 2012 –2013 学年第 1 学期 期末考试试卷（B 卷答案）
课程名称 应用随机过程
课程编号 83610101 任课教师 李波
题型 一 二 三 四 五
总分
分值 10 26 30 24 10
100
得分
学号：
学生姓名：
年级：
得分 评阅人
一、判断题：（共 5 题，每题 2 分）
1． 设 Bt 是标准布朗运动， Yt Bt a 也是标准布朗运动。
N (t)
N (t)
E(W (t)) E{ (t k )} E{E[ (t k ) | N(t)]}
k 1
k 1
N (t)
n
E[ (t k ) | N(t) n] nt E[k | N(t) n]
k 1
k 1
由定理在 N(t)=n 条件下 n 个k 的联合分布等价与[0,t]上 n 个相互独立服从均匀分布的随机变量
/
k !} e(ts) ((t et (t)n / n!
s))nk
/
(n
k)!
n! sk (t s)nk k !(n k)! tn
Cnk
s k t
1
s t
nk
。
8．试证连续时间马氏链的向后微分方程， P(t) QP(t) 。
n1
.
所以状态 0
是正常返的，
又
p(1) 0,0
p0,0
1 2
0, 从而
0
是非周期的，因此
0
是遍历的。因为整个状态空间 E
是连通的，所以，
对任意的状态i ，它都是遍历的。
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河北科技大学2012——2013 学年第一学期
《应用随机过程》试卷（B′）
学院理学院班级姓名学号
一．概念简答题（每题5分，共40分）
1. 写出ARMA（p,q）模型的定义
2. 写出卡尔曼滤波的算法公式
3. 一书亭用邮寄订阅销售杂志，订阅的顾客数是强度为6的一个泊松过程，每
位顾客订阅1年，2年，3年的概率分别为111
,,
236，
彼此如何订阅是相互独立的，每订阅一年，店主即获利5元，设()
Y t是[0,)t时段内，店主从订阅中所获得总收入。
试求：
（1）[()]
E Y t（即[0,)t时段内总收入的平均收入）；
（2）[()]D Y t 。
4. 已知平稳过程()X t 的功率谱密度为2424()109X w S w w w +=
++，试求其自相关函数
()X R τ。
5. 设某设备的使用期限为10年，在前5年平均2.5年需要维修一次，后5年平均2年维修一次，试求在使用期限内只维修过一次的概率。
6. 设()X t 为二阶矩过程，212()12(,)t t X R t t e --=，若()()()d
Y t X t X t dt =+，试求
12(,)Y R t t 。
7. 随机过程2{()(),,(,)}X t A t t T A N ϕμσ=∈ 是否为正态过程，试求其有限维分布的协方差阵。
8. 什么是随机过程，随机序列？
二．综合题（每题10分，共60分）
1. 设{(),0}X n n ≥是具有3个状态1,2,3的齐次马尔可夫链，一步转移概率矩阵
为1/4
1/21/41/2
1/41/401/43/4P ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
，初始分布为 123(0){(0)1}1/2,(0)1/3,(0)1/6p P X p p =====
（1） 试求{(0)1,(2)3};P X X ==
（2） 试求{(2)2};P X =
（3） 此链是否具有遍历性？
（4） 试求其平稳分布。