概率论和数理统计课后习题答案解析

1、概率论与数理统计课后习题答案第二章 1.一袋中有5 只乒乓球，编号为1，2，3，4，5，在其中同时取3只，以X表示取出的3只球中的最 大号码，写出随机变量X的分布律.【解】 故所求分布律 为X 345P 0.10.30.6 2.设在15只同 类型零件中有2只为次品，在其中取3次，每次任取1只，作不放回抽样，以X表示取出 的次品个数，求：（1） X的分 布律；（2） X的分 布函数并作图；(3) .【解】 故X的分布律为 X 012P （2） 当x<0时， F（x）=P（Xx）=0当0x<1时 ，F（x）=P（Xx）=P(X=0)= 当1x<2时 ，F（x）=P（Xx）=P(X

2、=0)+P(X=1)=当x2时， F（x）=P（Xx）=1故X的分布函 数 (3) 3.射手向目标独立 地进行了3次射击，每次击中率为0.8，求3次射击中击中目标的次数的分布律及分布函 数，并求3次射击中至少击中2次的概率.【解】 设X表示击中目标的次数.则X=0，1，2，3. 故X的 分布律为X 0123P0.0080.0960.3840.512 分布函数 4.（1） 设随机变量X的分布律为 PX=k=， 其中k=0，1，2，0为常数，试确定常数a. （2） 设随机变量X的分布律为 PX=k=a/N， k=1，2，N， 试确定常数a. 【解】（1） 由分布律的性质知 故 (2) 由分布律的性

3、质知 即 . 5.甲、乙两人投篮，投中的概率分别为0.6,0.7,今各投3次，求： （1） 两人投中次数相等的概率; （2） 甲比乙投中次数多的概率. 【解】分别令X、Y表示甲、乙投中次数，则Xb（3，0.6）,Yb(3,0.7) (1) + (2) =0.243 6.设某机场每天有200架飞机在此降落，任一飞机在某一时刻降落的概率设为0.02，且设各飞机降落是相互独立的.试问该机场需配备多少条跑道，才能保证某一时刻飞机需立即降 落而没有空闲跑道的概率小于0.01(每条跑道只能允许一架飞机降落)？【 解】设X为某一时刻需立即降落的飞机数，则Xb(200,0.02)，设机场需配备N条跑道，则有

4、即 利用泊松近似 查表得N9.故机场至少应配备9条跑道.7.有 一繁忙的汽车站，每天有大量汽车通过，设每辆车在一天的某时段出事故的概率为0.000 1,在某天的该时段内有1000辆汽车通过，问出事故的次数不小于2的概率是多少（利用泊 松定理）？【解】设X表示出事故的次数，则Xb（1000，0.0 001） 8.已知在五重贝努里试验中成功的次数X满足PX= 1=PX=2，求概率PX=4.【解】设在每次试验中成功的概率为p，则 故 所以 . 9.设事件A在每一次试验中发生的概率为0.3，当A发生不少于3次时，指示灯发出信号， （1） 进行了5次独立试验，试求指示灯发出信号的概率； （2） 进行了7

5、次独立试验，试求指示灯发出信号的概率. 【解】（1） 设X表示5次独立试验中A发生的次数，则X6（5，0.3） (2) 令Y表示7次独立试验中A发生的次数，则Yb（7，0.3） 10.某公安局在长度为t的时间间隔内收到的紧急呼救的次数X服从参数为（1/2）t的泊松分布，而与时间间隔起点无关（时间以小时计）.（1） 求某一天中午12时至下午3时没收到呼救的概率；（ 2） 求某一天中午12时至下午5时至少收到1次呼救的概率.【解】（1 ） (2) 11.设P X=k=, k=0,1,2PY=m= , m=0,1,2,3,4分别为随机变量X，Y的概率分布，如果已知PX1=，试求PY1.【解】因为，故

6、.而 故得 即 从而 12.某教科书出版了2000册，因装订等原因造成错误的概率为0.001，试求在这2000册书中恰有5册错误的概率.【解】令X为2000册书中错误的册数，则Xb(2000,0.001).利用泊松近似计算,得 13.进行某种试验，成功的概率为，失败的概率为.以X表示试验首次成功所需试验的次数，试写出X的分布律，并计算X取偶数的概率.【解】14.有2500名同一年龄和同社会阶层的人参加了保险公司的人寿保险.在一年中每个人死亡的概率为0.002，每个参加保险的人在1月1日须交12元保险费，而在死亡时家属可从保险公司领取2000元赔偿金.求：（1） 保险公司亏本的概率;（2） 保险

7、公司获利分别不少于10000元、20000元的概率.【解】以“年”为单位来考虑.（1） 在1月1日，保险公司总收入为2500×12=30000元.设1年中死亡人数为X，则Xb(2500,0.002)，则所求概率为由于n很大，p很小，=np=5，故用泊松近似，有(2) P(保险公司获利不少于10000) 即保险公司获利不少于10000元的概率在98%以上P（保险公司获利不少于20000） 即保险公司获利不少于20000元的概率约为62%15.已知随机变量X的密度函数为f(x)=Ae-|x|, -<x<+,求：（1）A值；（2）P0<X<1; (3) F(x).【

8、解】（1） 由得故 .(2) (3) 当x<0时，当x0时， 故 16.设某种仪器内装有三只同样的电子管，电子管使用寿命X的密度函数为f(x)=求：（1） 在开始150小时内没有电子管损坏的概率；（2） 在这段时间内有一只电子管损坏的概率；（3） F（x）.【解】（1） (2) (3) 当x<100时F（x）=0当x100时 故 17.在区间0，a上任意投掷一个质点，以X表示这质点的坐标，设这质点落在0，a中任意小区间内的概率与这小区间长度成正比例，试求X的分布函数.【解】 由题意知X0,a，密度函数为故当x<0时F（x）=0当0xa时当x>a时，F（x）=1即分布函数

9、18.设随机变量X在2，5上服从均匀分布.现对X进行三次独立观测，求至少有两次的观测值大于3的概率.【解】XU2,5，即故所求概率为19.设顾客在某银行的窗口等待服务的时间X（以分钟计）服从指数分布.某顾客在窗口等待服务，若超过10分钟他就离开.他一个月要到银行5次，以Y表示一个月内他未等到服务而离开窗口的次数，试写出Y的分布律，并求PY1.【解】依题意知，即其密度函数为该顾客未等到服务而离开的概率为,即其分布律为20.某人乘汽车去火车站乘火车，有两条路可走.第一条路程较短但交通拥挤，所需时间X服从N（40，102）；第二条路程较长，但阻塞少，所需时间X服从N（50，42）.（1） 若动身时离

10、火车开车只有1小时，问应走哪条路能乘上火车的把握大些？（2） 又若离火车开车时间只有45分钟，问应走哪条路赶上火车把握大些？【解】（1） 若走第一条路，XN（40，102），则若走第二条路，XN（50，42），则+故走第二条路乘上火车的把握大些.（2） 若XN（40，102），则若XN（50，42），则 故走第一条路乘上火车的把握大些.21.设XN（3，22），（1） 求P2<X5，P-4<X10，PX2，PX3;（2） 确定c使PXc=PXc.【解】（1） (2) c=322.由某机器生产的螺栓长度（cm）XN（10.05,0.062）,规定长度在10.05±0.12内

11、为合格品,求一螺栓为不合格品的概率.【解】 23.一工厂生产的电子管寿命X（小时）服从正态分布N（160，2），若要求P120X2000.8，允许最大不超过多少？【解】 故 24.设随机变量X分布函数为F（x）=（1） 求常数A，B；（2） 求PX2，PX3；（3） 求分布密度f（x）.【解】（1）由得（2） (3) 25.设随机变量X的概率密度为f（x）=求X的分布函数F（x），并画出f（x）及F（x）.【解】当x<0时F（x）=0当0x<1时 当1x<2时 当x2时故 26.设随机变量X的密度函数为（1） f(x)=ae-l|x|,>0;(2) f(x)=试确定常数

12、a,b，并求其分布函数F（x）.【解】（1） 由知故 即密度函数为 当x0时当x>0时 故其分布函数(2) 由得 b=1即X的密度函数为当x0时F（x）=0当0<x<1时 当1x<2时 当x2时F（x）=1故其分布函数为27.求标准正态分布的上分位点，（1）=0.01，求;（2）=0.003，求，.【解】（1） 即 即 故 （2） 由得即 查表得 由得即 查表得 28.设随机变量X的分布律为X-2 -1 0 1 3Pk1/5 1/6 1/5 1/15 11/30求Y=X2的分布律.【解】Y可取的值为0，1，4，9故Y的分布律为Y0 1 4 9Pk1/5 7/30 1/5

13、 11/3029.设PX=k=()k, k=1,2,令 求随机变量X的函数Y的分布律.【解】 30.设XN（0，1）.（1） 求Y=eX的概率密度；（2） 求Y=2X2+1的概率密度；（3） 求Y=X的概率密度.【解】（1） 当y0时，当y>0时， 故 (2)当y1时当y>1时 故 (3) 当y0时当y>0时 故31.设随机变量XU（0,1），试求：（1） Y=eX的分布函数及密度函数；（2） Z=-2lnX的分布函数及密度函数.【解】（1） 故 当时当1<y<e时当ye时即分布函数故Y的密度函数为（2） 由P（0<X<1）=1知当z0时，当z>

14、0时， 即分布函数故Z的密度函数为32.设随机变量X的密度函数为f(x)=试求Y=sinX的密度函数.【解】当y0时，当0<y<1时， 当y1时，故Y的密度函数为33.设随机变量X的分布函数如下：试填上(1),(2),(3)项.【解】由知填1。由右连续性知，故为0。从而亦为0。即34.同时掷两枚骰子，直到一枚骰子出现6点为止，求抛掷次数X的分布律.【解】设Ai=第i枚骰子出现6点。（i=1,2）,P(Ai)=.且A1与A2相互独立。再设C=每次抛掷出现6点。则 故抛掷次数X服从参数为的几何分布。35.随机数字序列要多长才能使数字0至少出现一次的概率不小于0.9?【解】令X为0出现的

15、次数，设数字序列中要包含n个数字，则Xb(n,0.1)即 得 n22即随机数字序列至少要有22个数字。36.已知F（x）=则F（x）是（ ）随机变量的分布函数.（A） 连续型； （B）离散型；（C） 非连续亦非离散型.【解】因为F（x）在（-,+）上单调不减右连续，且,所以F（x）是一个分布函数。但是F（x）在x=0处不连续，也不是阶梯状曲线，故F（x）是非连续亦非离散型随机变量的分布函数。选（C）37.设在区间a,b上，随机变量X的密度函数为f(x)=sinx，而在a,b外，f(x)=0，则区间 a,b等于（ ）(A) 0,/2; (B) 0,;(C) -/2,0; (D) 0,.【解】在上

16、sinx0，且.故f(x)是密度函数。在上.故f(x)不是密度函数。在上，故f(x)不是密度函数。在上，当时，sinx<0，f(x)也不是密度函数。故选（A）。38.设随机变量XN（0，2），问：当取何值时，X落入区间（1，3）的概率最大？【解】因为 利用微积分中求极值的方法，有 得,则 又 故为极大值点且惟一。故当时X落入区间（1，3）的概率最大。39.设在一段时间内进入某一商店的顾客人数X服从泊松分布P（），每个顾客购买某种物品的概率为p，并且各个顾客是否购买该种物品相互独立，求进入商店的顾客购买这种物品的人数Y的分布律.【解】设购买某种物品的人数为Y，在进入商店的人数X=m的条件下

17、，Yb(m,p)，即由全概率公式有 此题说明：进入商店的人数服从参数为的泊松分布，购买这种物品的人数仍服从泊松分布，但参数改变为p.40.设随机变量X服从参数为2的指数分布.证明：Y=1-e-2X在区间（0，1）上服从均匀分布. 【证】X的密度函数为由于P（X>0）=1，故0<1-e-2X<1，即P（0<Y<1）=1当y0时，FY（y）=0当y1时，FY（y）=1当0<y<1时，即Y的密度函数为即YU（0，1）41.设随机变量X的密度函数为f(x)=若k使得PXk=2/3，求k的取值范围. (2000研考)【解】由P（Xk）=知P（X<k）=若k

18、<0,P(X<k)=0若0k1,P(X<k)= 当k=1时P（X<k）=若1k3时P（X<k）=若3<k6，则P（X<k）=若k>6,则P（X<k）=1故只有当1k3时满足P（Xk）=.42.设随机变量X的分布函数为F(x)=求X的概率分布. （1991研考）【解】由离散型随机变量X分布律与分布函数之间的关系，可知X的概率分布为X-113P0.40.40.243.设三次独立试验中，事件A出现的概率相等.若已知A至少出现一次的概率为19/27，求A在一次试验中出现的概率.【解】令X为三次独立试验中A出现的次数，若设P（A）=p,则Xb(3,p

19、)由P（X1）=知P（X=0）=（1-p）3=故p=44.若随机变量X在（1，6）上服从均匀分布，则方程y2+Xy+1=0有实根的概率是多少？ 【解】45.若随机变量XN（2，2），且P2<X<4=0.3，则PX<0= . 【解】故 因此 46.假设一厂家生产的每台仪器，以概率0.7可以直接出厂；以概率0.3需进一步调试，经调试后以概率0.8可以出厂，以概率0.2定为不合格品不能出厂.现该厂新生产了n(n2)台仪器（假设各台仪器的生产过程相互独立）.求（1） 全部能出厂的概率；（2） 其中恰好有两台不能出厂的概率；（3）其中至少有两台不能出厂的概率. 【解】设A=需进一步调试

20、，B=仪器能出厂，则=能直接出厂，AB=经调试后能出厂由题意知B=AB，且令X为新生产的n台仪器中能出厂的台数，则X6（n，0.94）,故 47.某地抽样调查结果表明，考生的外语成绩（百分制）近似服从正态分布，平均成绩为72分，96分以上的占考生总数的2.3%，试求考生的外语成绩在60分至84分之间的概率.【解】设X为考生的外语成绩，则XN（72，2）故 查表知 ,即=12从而XN（72，122）故 48.在电源电压不超过200V、200V240V和超过240V三种情形下，某种电子元件损坏的概率分别为0.1，0.001和0.2（假设电源电压X服从正态分布N（220，252）.试求：（1） 该电子元件损坏的概率;(2) 该电子元件损坏时，电源电压在200240V的概率【解】设A1=电压不超过200V，A2=电压在200240V，A3=电压超过240V，B=元件损坏。由XN（220，252）知 由全概率公式有由贝叶斯公式有49.设随机变量X在区间（1，2）上服从均匀分布，试求随机变量Y=e2X的概率密度