随机过程考试真题.doc

1、 设随机过程，为常数，服从区间上的均匀分布。（1）求的一维概率密度和一维分布函数；（2）求的均值函数、相关函数和协方差函数。2、设是参数为的维纳过程，是正态分布随机变量；且对任意的，与均独立。令，求随机过程的均值函数、相关函数和协方差函数。3、 设到达某商场的顾客人数是一个泊松过程，平均每小时有180人，即；且每个顾客的消费额是服从参数为的指数分布。求一天内（8个小时）商场营业额的数学期望与方差。4、设马尔可夫链的转移概率矩阵为： （1）求两步转移概率矩阵及当初始分布为 时，经两步转移后处于状态2的概率。（2）求马尔可夫链的平稳分布。5设马尔可夫链的状态空间，转移概率矩阵为：求状态的分类、各常返闭集的平稳分布及各状态的平均返回时间。6、设是参数为的泊松过程，计算。7、考虑一个从底层启动上升的电梯。以记在第层进入电梯的人数。假定相互独立，且是均值为的泊松变量。在第层进入的各个人相互独立地以概率在第层离开电梯，。令在第层离开电梯的人数。（1）计算（2）的分布是什么（3）与的联合分布是什么8、一质点在1，2，3点上作随机游动。若在时刻质点位于这三个点之一，则在内，它都以概率 分别转移到其它两点之一。试求质点随机游动的柯尔莫哥洛夫微分方程，转移概率及平稳分布。1有随机过程x(t)，-t和h(t)，-t，设x(t)=A sin(w t+Q)，h(t)=B sin(w t+Q+f), 其中A，B，w，f为实常数，Q均匀分布于0，2p，试求Rxh(s,t) 2（15分）随机过程x(t)=Acos(wt+F )，-t +，其中A, w,F 是相互统计独立的随机变量，EA=2, DA=4, w 是在-5, 5上均匀分布的随机变量，F 是在-p，p上均匀分布的随机变量。 试分析x(t)的平稳性和各态历经性。3某商店顾客的到来服从强度为4人每小时的Poisson过程，已知商店9：00开门，试求：（1）在开门半小时中，无顾客到来的概率； （2）若已知开门半小时中无顾客到来，那么在未来半小时中，仍无顾客到来的概率。4设某厂的商品的销售状态（按一个月计）可分为三个状态：滞销（用1表示）、正常（用2表示）、畅销（用3表示）。若经过对历史资料的整理分析，其销售状态的变化（从这月到下月）与初始时刻无关，且其状态转移概率为pij（pij表示从销售状态i经过一个月后转为销售状态j的概率），一步转移开率矩阵为：试对经过长时间后的销售状况进行分析。5设X(t),t0是独立增量过程, 且X(0)=0, 证明X(t),t0是一个马尔科夫过程。6设是强度为的泊松过程，是一列独立同分布随机变量，且与独立，令，证明：若，则7.设明天是否有雨仅与今天的天气有关，而与过去的天气无关。又设今天下雨而明天也下雨的概率为，而今天无雨明天有雨的概率为；规定有雨天气为状态0，无雨天气为状态1。设，求今天有雨且第四天仍有雨的概率。8设是平稳过程，令，其中w0是常数，Q为均匀分布在0,2p上的随机变量，且与Q相互独立，Rx(t)和Sx(w)分别是的相关函数与功率谱密度，试证：（1）是平稳过程，且相关函数：（2）的功率谱密度为：9已知随机过程x(t )的相关函数为：，问该随机过程x(t )是否均方连续？是否均方可微？1、设随机过程，为常数，服从区间上的均匀分布。（1）求的一维概率密度和一维分布函数；（2）求的均值函数、相关函数和协方差函数。【理论基础】（1），则为密度函数；（2）为上的均匀分布，概率密度函数，分布函数，；（3）参数为的指数分布，概率密度函数，分布函数，；（4）的正态分布，概率密度函数，分布函数，若时，其为标准正态分布。【解答】本题可参加课本习题2.1及2.2题。（1）因为上的均匀分布，为常数，故亦为均匀分布。由的取值范围可知，为上的均匀分布，因此其一维概率密度，一维分布函数；（2）根据相关定义，均值函数；相关函数；协方差函数（当时为方差函数）【注】；求概率密度的通解公式2、设是参数为的维纳过程，是正态分布随机变量；且对任意的，与均独立。令，求随机过程的均值函数、相关函数和协方差函数。【解答】此题解法同1题。依题意，因此服从于正态分布。故：均值函数；相关函数；协方差函数（当时为方差函数）3、 设到达某商场的顾客人数是一个泊松过程，平均每小时有180人，即；且每个顾客的消费额是服从参数为的指数分布。求一天内（8个小时）商场营业额的数学期望与方差。【解答】此题可参见课本习题3.10题。由题意可知，每个顾客的消费额是服从参数为的指数分布，由指数分布的性质可知：，故，则由复合泊松过程的性质可得：一天内商场营业额的数学期望；一天内商场营业额的方差。4、设马尔可夫链的转移概率矩阵为：（1）求两步转移概率矩阵及当初始分布为时，经两步转移后处于状态2的概率。（2）求马尔可夫链的平稳分布。【解答】可参考教材例4.3题及4.16题（1）两步转移概率矩阵当初始分布为时，故经两步转移后处于状态2的概率为0.35。（2）因为马尔可夫链是不可约的非周期有限状态，所以平稳分布存在。得如下方程组解上述方程组得平稳分布为5、设马尔可夫链的状态空间，转移概率矩阵为：求状态的分类、各常返闭集的平稳分布及各状态的平均返回时间。【解答】此题比较综合，可参加例4.13题和4.16题画出状态转移图如下：42153（1）由上图可知，状态分类为（2）由上图及常返闭集定义可知，常返闭集有两个，下面分别求其平稳分布及各状态的平均返回时间。A、对常返闭集而言，解方程组解上述方程组得平稳分布为则各状态的平均返回时间分别为B、对常返闭集而言，解方程组解上述方程组得平稳分布为则各状态的平均返回时间分别为6、设是参数为的泊松过程，计算。【解答】 7、考虑一个从底层启动上升的电梯。以记在第层进入电梯的人数。假定相互独立，且是均值为的泊松变量。在第层进入的各个人相互独立地以概率在第层离开电梯，。令在第层离开电梯的人数。（1）计算（2）的分布是什么（3）与的联合分布是什么【解答】此题与本书联系不大，据有关方面信息，此次考试此题不考。以记在第层乘上电梯，在第层离去的人数，则是均值为的泊松变量,且全部相互独立。因此：(1) (2) 由泊松变量的性质知，(3) 因，则，为期望。8、一质点在1，2，3点上作随机游动。若在时刻质点位于这三个点之一，则在内，它都以概率 分别转移到其它两点之一。试求质点随机游动的柯尔莫哥洛夫微分方程，转移概率及平稳分布。【解答】参见教材习题5.2题依题意，由得，柯尔莫哥洛夫向前方程为，由于状态空间，故，所以，解上述一阶线性微分方程得：，由初始条件确定常数，得故其平稳分布1、有随机过程x(t)，-t和h(t)，-t，设x(t)=A sin(w t+Q)，h(t)=B sin(w t+Q+f), 其中A，B，w，f为实常数，Q均匀分布于0，2p，试求Rxh(s,t) 1.解：2、随机过程x(t)=Acos(wt+F )，-t =0，依题意N(t)是参数为l的Poisson过程。（1）在开门半小时中，无顾客到来的概率为：（2）在开门半小时中无顾客到来可表示为，在未来半小时仍无顾客到来可表示为，从而所求概率为：4、设某厂的商品的销售状态（按一个月计）可分为三个状态：滞销（用1表示）、正常（用2表示）、畅销（用3表示）。若经过对历史资料的整理分析，其销售状态的变化（从这月到下月）与初始时刻无关，且其状态转移概率为pij（pij表示从销售状态i经过一个月后转为销售状态j的概率），一步转移开率矩阵为：试对经过长时间后的销售状况进行分析。4、解答：由一步转移概率矩阵可知状态互通，且pii0，从而所有状态都是遍历状态，于是极限分布就是平稳分布。设平稳分布为p=p1，p2，p3，求解方程组：p=pP, p1+p2+p3=1即：得：即极限分布为：由计算结果可以看出：经过相当长时间后，正常销售状态的可能性最大，而畅销状态的可能性最小。5、试对以下列矩阵为一步转移概率矩阵的齐次马尔可夫链的状态空间进行分解。（1）（2）5、6、一个服务系统，顾客按强度为l的Poisson过程到达，系统内只有一个服务员，并且服务时间服从参数为m的负指数分布，如果服务系统内没有顾客，则顾客到达就开始服务，否则他就排队。但是，如果系统内有两个顾客在排队，他就离开而不返回。令x(t)表示服务系统中的顾客数目。（1）写出状态空间；（2）求Q矩阵7、设是平稳过程，令，其中w0是常数，Q为均匀分布在0,2p上的随机变量