概率论与数理统计 韩旭里 课后习题答案

概率论与数理统计习题及习题一1．略.见教材习题参考答案.2.设A，B，C为三个事件，试用A，B，C的运算关系式示下列事件：（1）A发生，B，C都不发生；（2）A与B发生，C不发生；（3）A，B，C都发生；（4）A，B，C至少有一个发生；（5）A，B，C都不发生；（6）A，B，C不都发生；（7）A，B，C至多有2个发生；（8）A，B，C至少有2个发生.【解】（1）A（2）AB（3）ABC（4）A∪B∪C=C∪B∪A∪BC∪AC∪AB∪ABC=(5)=(6)(7)BC∪AC∪AB∪C∪A∪B∪==∪∪(8)AB∪BC∪CA=AB∪AC∪BC∪ABC3.略.见教材习题参考答案4.设A，B为随机事件，且P（A）=,P(A?B)=，求P（）.【解】P（）=1?P（AB）=1?[P(A)?P(A?B)]=1?[?]=5.设A，B是两事件，且P（A）=,P(B)=,求：（1）在什么条件下P（AB）取到最大值？（2）在什么条件下P（AB）取到最小值？ 【解】（1）当AB=A时，P（AB）取到最大值为.（2）当A∪B=Ω时，P（AB）取到最小值为.6.设A，B，C为三事件，且P（A）=P（B）=1/4，P（C）=1/3且P（AB）=P（BC）=0，P（AC）=1/12，求A，B，C至少有一事件发生的概率.【解】P（A∪B∪C）=P(A)+P(B)+P(C)?P(AB)?P(BC)?P(AC)+P(ABC)=++?=7.从52张扑克牌中任意取出13张，问有5张黑桃，3张红心，3张方块，2张梅花的概率是多少？【解】p=8.对一个五人学习小组考虑生日问题：（1）求五个人的生日都在星期日的概率；（2）求五个人的生日都不在星期日的概率；（3）求五个人的生日不都在星期日的概率.【解】（1）设A1={五个人的生日都在星期日}，基本事件总数为75，有利事件仅1个，故P（A1）==（）5（亦可用独立性求解，下同）（2）设A2={五个人生日都不在星期日}，有利事件数为65，故P（A2）==()5(3)设A3={五个人的生日不都在星期日}P（A3）=1?P(A1)=1?()59.略.见教材习题参考答案.10.一批产品共N件，其中M件正品.从中随机地取出n件（n<N）.试求其中恰有m件（m≤M）正品（记为A）的概率.如果：（1）n件是同时取出的；（2）n件是无放回逐件取出的；（3）n件是有放回逐件取出的.【解】（1）P（A）=(2)由于是无放回逐件取出，可用排列法计算.样本点总数有种，n次抽取中有m次为正品的组合数为种.对于固定的一种正品与次品的抽取次序，从M件正品中取m件的排列数有种，从N?M件次品中取n?m件的排列数为种，故P（A）=由于无放回逐渐抽取也可以看成一次取出，故上述概率也可写成P（A）=可以看出，用第二种方法简便得多.（3）由于是有放回的抽取，每次都有N种取法，故所有可能的取法总数为Nn种，n次抽取中有m次为正品的组合数为种，对于固定的一种正、次品的抽取次序，m次取得正品，都有M种取法，共有Mm种取法，n?m次取得次品，每次都有N?M种取法，共有（N?M）n?m种取法，故此题也可用贝努里概型，共做了n重贝努里试验，每次取得正品的概率为，则取得m件正品的概率为11.略.见教材习题参考答案.12.50只铆钉随机地取来用在10个部件上，其中有3个铆钉强度太弱.每个部件用3只铆钉.若将3只强度太弱的铆钉都装在一个部件上，则这个部件强度就太弱.求发生一个部件强度太弱的概率是多少？【解】设A={发生一个部件强度太弱}13.一个袋内装有大小相同的7个球，其中4个是白球，3个是黑球，从中一次抽取3个，计算至少有两个是白球的概率.【解】设Ai={恰有i个白球}（i=2,3），显然A2与A3互斥.故14.有甲、乙两批种子，发芽率分别为和，在两批种子中各随机取一粒，求：（1）两粒都发芽的概率；（2）至少有一粒发芽的概率；（3）恰有一粒发芽的概率.【解】设Ai={第i批种子中的一粒发芽}，（i=1,2）(1)(2)(3)15.掷一枚均匀硬币直到出现3次正面才停止.（1）问正好在第6次停止的概率；（2）问正好在第6次停止的情况下，第5次也是出现正面的概率.【解】（1）(2)16.甲、乙两个篮球运动员，投篮命中率分别为及，每人各投了3次，求二人进球数相等的概率.【解】设Ai={甲进i球}，i=0,1,2,3,Bi={乙进i球},i=0,1,2,3,则=17．从5双不同的鞋子中任取4只，求这4只鞋子中至少有两只鞋子配成一双的概率.【解】18.某地某天下雪的概率为，下雨的概率为，既下雪又下雨的概率为,求：（1）在下雨条件下下雪的概率；（2）这天下雨或下雪的概率.【解】设A={下雨}，B={下雪}.（1）（2）19.已知一个家庭有3个小孩，且其中一个为女孩，求至少有一个男孩的概率（小孩为男为女是等可能的）.【解】设A={其中一个为女孩}，B={至少有一个男孩}，样本点总数为23=8，故或在缩减样本空间中求，此时样本点总数为7.20.已知5%的男人和%的女人是色盲，现随机地挑选一人，此人恰为色盲，问此人是男人的概率（假设男人和女人各占人数的一半）.【解】设A={此人是男人}，B={此人是色盲}，则由贝叶斯公式21.两人约定上午9∶00~10∶00在公园会面，求一人要等另一人半小时以上的概率.题21图题22图【解】设两人到达时刻为x,y,则0≤x,y≤60.事件“一人要等另一人半小时以上”等价于|x?y|>30.如图阴影部分所示.22.从（0，1）中随机地取两个数，求：（1）两个数之和小于的概率；（2）两个数之积小于的概率.【解】设两数为x,y，则0<x,y<1.（1）x+y<.(2)xy=<.23.设P（）=,P(B)=,P(A)=，求P（B｜A∪）【解】24.在一个盒中装有15个乒乓球，其中有9个新球，在第一次比赛中任意取出3个球，比赛后放回原盒中；第二次比赛同样任意取出3个球，求第二次取出的3个球均为新球的概率.【解】设Ai={第一次取出的3个球中有i个新球}，i=0,1,2,={第二次取出的3球均为新球}由全概率公式，有25.按以往概率论考试结果分析，努力学习的学生有90%的可能考试及格，不努力学习的学生有90%的可能考试不及格.据调查，学生中有80%的人是努力学习的，试问：（1）考试及格的学生有多大可能是不努力学习的人？（2）考试不及格的学生有多大可能是努力学习的人？【解】设A={被调查学生是努力学习的}，则={被调查学生是不努力学习的}.由题意知P（A）=，P（）=，又设B={被调查学生考试及格}.由题意知P（B|A）=，P（|）=，故由贝叶斯公式知（1）即考试及格的学生中不努力学习的学生仅占%(2)即考试不及格的学生中努力学习的学生占%.26.将两信息分别编码为A和B传递出来，接收站收到时，A被误收作B的概率为，而B被误收作A的概率为.信息A与B传递的频繁程度为2∶1.若接收站收到的信息是A，试问原发信息是A的概率是多少？【解】设A={原发信息是A}，则={原发信息是B}C={收到信息是A}，则={收到信息是B}由贝叶斯公式，得27.在已有两个球的箱子中再放一白球，然后任意取出一球，若发现这球为白球，试求箱子中原有一白球的概率（箱中原有什么球是等可能的颜色只有黑、白两种）【解】设Ai={箱中原有i个白球}（i=0,1,2），由题设条件知P（Ai）=,i=0,1,2.又设B={抽出一球为白球}.由贝叶斯公式知28.某工厂生产的产品中96%是合格品，检查产品时，一个合格品被误认为是次品的概率为，一个次品被误认为是合格品的概率为，求在被检查后认为是合格品产品确是合格品的概率.【解】设A={产品确为合格品}，B={产品被认为是合格品}由贝叶斯公式得29.某保险公司把被保险人分为三类：“谨慎的”，“一般的”，“冒失的”.统计资料表明，上述三种人在一年内发生事故的概率依次为,和；如果“谨慎的”被保险人占20%，“一般的”占50%，“冒失的”占30%，现知某被保险人在一年内出了事故，则他是“谨慎的”的概率是多少？【解】设A={该客户是“谨慎的”}，B={该客户是“一般的”}，C={该客户是“冒失的”}，D={该客户在一年内出了事故}则由贝叶斯公式得30.加工某一零件需要经过四道工序，设第一、二、三、四道工序的次品率分别为,,,，假定各道工序是相互独立的，求加工出来的零件的次品率.【解】设Ai={第i道工序出次品}（i=1,2,3,4）.31.设每次射击的命中率为，问至少必须进行多少次独立射击才能使至少击中一次的概率不小于?【解】设必须进行n次独立射击.即为故n≥11至少必须进行11次独立射击.32.证明：若P（A｜B）=P(A｜)，则A，B相互独立.【证】即亦即因此故A与B相互独立.33.三人独立地破译一个密码，他们能破译的概率分别为，，，求将此密码破译出的概率.【解】设Ai={第i人能破译}（i=1,2,3），则34.甲、乙、丙三人独立地向同一飞机射击，设击中的概率分别是,,，若只有一人击中，则飞机被击落的概率为；若有两人击中，则飞机被击落的概率为；若三人都击中，则飞机一定被击落，求：飞机被击落的概率.【解】设A={飞机被击落}，Bi={恰有i人击中飞机}，i=0,1,2,3由全概率公式，得=××+××+××+××+××+××+××=35.已知某种疾病患者的痊愈率为25%，为试验一种新药是否有效，把它给10个病人服用，且规定若10个病人中至少有四人治好则认为这种药有效，反之则认为无效，求：（1）虽然新药有效，且把治愈率提高到35%，但通过试验被否定的概率.（2）新药完全无效，但通过试验被认为有效的概率.【解】（1）(2)36.一架升降机开始时有6位乘客，并等可能地停于十层楼的每一层.试求下列事件的概率：（1）A=“某指定的一层有两位乘客离开”；（2）B=“没有两位及两位以上的乘客在同一层离开”；（3）C=“恰有两位乘客在同一层离开”；（4）D=“至少有两位乘客在同一层离开”.【解】由于每位乘客均可在10层楼中的任一层离开，故所有可能结果为106种.（1），也可由6重贝努里模型：（2）6个人在十层中任意六层离开，故（3）由于没有规定在哪一层离开，故可在十层中的任一层离开，有种可能结果，再从六人中选二人在该层离开，有种离开方式.其余4人中不能再有两人同时离开的情况，因此可包含以下三种离开方式：①4人中有3个人在同一层离开，另一人在其余8层中任一层离开，共有种可能结果；②4人同时离开，有种可能结果；③4个人都不在同一层离开，有种可能结果，故（4）D=.故37.n个朋友随机地围绕圆桌而坐，求下列事件的概率：（1）甲、乙两人坐在一起，且乙坐在甲的左边的概率；（2）甲、乙、丙三人坐在一起的概率；（3）如果n个人并排坐在长桌的一边，求上述事件的概率.【解】（1）(2)(3)38.将线段[0，a]任意折成三折，试求这三折线段能构成三角形的概率【解】设这三段长分别为x,y,a?x?y.则基本事件集为由0<x<a,0<y<a,0<a?x?y<a所构成的图形，有利事件集为由构成的图形，即如图阴影部分所示，故所求概率为.39.某人有n把钥匙，其中只有一把能开他的门.他逐个将它们去试开（抽样是无放回的）.证明试开k次（k=1,2,…,n）才能把门打开的概率与k无关.【证】40.把一个表面涂有颜色的立方体等分为一千个小立方体，在这些小立方体中，随机地取出一个，试求它有i面涂有颜色的概率P（Ai）（i=0,1,2,3）.【解】设Ai={小立方体有i面涂有颜色}，i=0,1,2,3.在1千个小立方体中，只有位于原立方体的角上的小立方体是三面有色的，这样的小立方体共有8个.只有位于原立方体的棱上（除去八个角外）的小立方体是两面涂色的，这样的小立方体共有12×8=96个.同理，原立方体的六个面上（除去棱）的小立方体是一面涂色的，共有8×8×6=384个.其余1000?（8+96+384）=512个内部的小立方体是无色的，故所求概率为,.41.对任意的随机事件A，B，C，试证P（AB）+P（AC）?P（BC）≤P(A).【证】42.将3个球随机地放入4个杯子中去，求杯中球的最大个数分别为1，2，3的概率.【解】设={杯中球的最大个数为i},i=1,2,3.将3个球随机放入4个杯子中，全部可能放法有43种，杯中球的最大个数为1时，每个杯中最多放一球，故而杯中球的最大个数为3，即三个球全放入一个杯中，故因此或43.将一枚均匀硬币掷2n次，求出现正面次数多于反面次数的概率.【解】掷2n次硬币，可能出现：A={正面次数多于反面次数}，B={正面次数少于反面次数}，C={正面次数等于反面次数}，A，B，C两两互斥.可用对称性来解决.由于硬币是均匀的，故P（A）=P（B）.所以由2n重贝努里试验中正面出现n次的概率为故44.掷n次均匀硬币，求出现正面次数多于反面次数的概率.【解】设A={出现正面次数多于反面次数}，B={出现反面次数多于正面次数}，由对称性知P（A）=P（B）（1）当n为奇数时，正、反面次数不会相等.由P（A）+P（B）=1得P（A）=P（B）=(2)当n为偶数时，由上题知45.设甲掷均匀硬币n+1次，乙掷n次，求甲掷出正面次数多于乙掷出正面次数的概率.【解】令甲正=甲掷出的正面次数，甲反=甲掷出的反面次数.乙正=乙掷出的正面次数，乙反=乙掷出的反面次数.显然有=（甲正≤乙正）=（n+1?甲反≤n?乙反）=（甲反≥1+乙反）=（甲反>乙反）由对称性知P（甲正>乙正）=P（甲反>乙反）因此P(甲正>乙正)=46.证明“确定的原则”（Sure?thing）：若P（A|C）≥P(B|C),P(A|)≥P(B|)，则P（A）≥P(B).【证】由P（A|C）≥P(B|C),得即有同理由得故47.一列火车共有n节车厢，有k(k≥n)个旅客上火车并随意地选择车厢.求每一节车厢内至少有一个旅客的概率.【解】设Ai={第i节车厢是空的}，（i=1,…,n）,则其中i1,i2,…,in?1是1，2，…，n中的任n?1个.显然n节车厢全空的概率是零，于是故所求概率为48.设随机试验中，某一事件A出现的概率为ε>0.试证明：不论ε>0如何小，只要不断地独立地重复做此试验，则A迟早会出现的概率为1.【证】在前n次试验中，A至少出现一次的概率为49.袋中装有m只正品硬币，n只次品硬币（次品硬币的两面均印有国徽）.在袋中任取一只，将它投掷r次，已知每次都得到国徽.试问这只硬币是正品的概率是多少？【解】设A={投掷硬币r次都得到国徽}B={这只硬币为正品}由题知则由贝叶斯公式知50.巴拿赫（Banach）火柴盒问题：某数学家有甲、乙两盒火柴，每盒有N根火柴，每次用火柴时他在两盒中任取一盒并从中任取一根.试求他首次发现一盒空时另一盒恰有r根的概率是多少？第一次用完一盒火柴时（不是发现空）而另一盒恰有r根的概率又有多少？【解】以B1、B2记火柴取自不同两盒的事件，则有.（1）发现一盒已空，另一盒恰剩r根，说明已取了2n?r次，设n次取自B1盒（已空），n?r次取自B2盒，第2n?r+1次拿起B1，发现已空。把取2n?r次火柴视作2n?r重贝努里试验，则所求概率为式中2反映B1与B2盒的对称性（即也可以是B2盒先取空）.（2）前2n?r?1次取火柴，有n?1次取自B1盒，n?r次取自B2盒，第2n?r次取自B1盒，故概率为51.求n重贝努里试验中A出现奇数次的概率.【解】设在一次试验中A出现的概率为p.则由以上两式相减得所求概率为若要求在n重贝努里试验中A出现偶数次的概率，则只要将两式相加，即得.52.设A，B是任意两个随机事件，求P{（+B）（A+B）（+）（A+）}的值.【解】因为（A∪B）∩（∪）=A∪B（∪B）∩（A∪）=AB∪所求故所求值为0.53.设两两相互独立的三事件，A，B和C满足条件：ABC=?，P(A)=P(B)=P(C)<1/2，且P（A∪B∪C）=9/16，求P（A）.【解】由故或,按题设P（A）<,故P（A）=.54.设两个相互独立的事件A和B都不发生的概率为1/9，A发生B不发生的概率与B发生A不发生的概率相等，求P（A）.【解】①②故故③由A,B的独立性，及①、③式有故故或（舍去）即P（A）=.55.随机地向半圆0<y<(a为正常数)内掷一点，点落在半圆内任何区域的概率与区域的面积成正比，则原点和该点的连线与x轴的夹角小于π/4的概率为多少？【解】利用几何概率来求，图中半圆面积为πa2.阴影部分面积为故所求概率为56.设10件产品中有4件不合格品，从中任取两件，已知所取两件产品中有一件是不合格品，求另一件也是不合格品的概率.【解】设A={两件中至少有一件是不合格品}，B={另一件也是不合格品}57.设有来自三个地区的各10名、15名和25名考生的报名表，其中女生的报名表分别为3份、7份和5份.随机地取一个地区的报名表，从中先后抽出两份.（1）求先抽到的一份是女生表的概率p；（2）已知后抽到的一份是男生表，求先抽到的一份是女生表的概率q.【解】设Ai={报名表是取自第i区的考生}，i=1,2,3.Bj={第j次取出的是女生表}，j=1,2.则(1)(2)而故58.设A，B为随机事件，且P（B）>0,P(A|B)=1,试比较P(A∪B)与P(A)的大小.(2006研考)解：因为所以.习题二1.一袋中有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 3 4 5 P 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 0 1 2 P （2）当x<0时，F（x）=P（X≤x）=0当0≤x<1时，F（x）=P（X≤x）=P(X=0)=当1≤x<2时，F（x）=P（X≤x）=P(X=0)+P(X=1)=当x≥2时，F（x）=P（X≤x）=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，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 0 1 2 3 P 分布函数4.（1）设随机变量X的分布律为P{X=k}=，其中k=0，1，2，…，λ＞0为常数，试确定常数a.（2）设随机变量X的分布律为P{X=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)由分布律的性质知即.5.甲、乙两人投篮，投中的概率分别为,,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X~b（3，）,Y~b(3,(1)+(2)=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，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(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X~b(200,，设机场需配备N条跑道，则有即利用泊松近似查表得N≥9.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,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X~b（1000，）8.已知在五重贝努里试验中成功的次数X满足P{X=1}=P{X=2}，求概率P{X=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，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X~6（5，）(2)令Y表示7次独立试验中A发生的次数，则Y~b（7，）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=0,1,2P{Y=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P{X≥1}=，试求P{Y≥1}.【解】因为，故.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，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X~b(2000,.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，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X~b(2500,，则所求概率为由于n很大，p很小，λ=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）P{0<X<1};(3)F(x).【解】（1）由得故.(2)(3)当x<0时，当x≥0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x≥100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X~∪[0,a]，密度函数为故当x<0时F（x）=0当0≤x≤a时当x>a时，F（x）=1即分布函数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】X~U[2,5]，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P{Y≥1}.【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，X~N（40，102），则若走第二条路，X~N（50，42），则++故走第二条路乘上火车的把握大些.（2）若X~N（40，102），则若X~N（50，42），则故走第一条路乘上火车的把握大些.21.设X~N（3，22），（1）求P{2<X≤5}，P{?4<X≤10}，P{｜X｜＞2}，P{X＞3};（2）确定c使P{X＞c}=P{X≤c}.【解】（1）(2)c=322.由某机器生产的螺栓长度（cm）X~N（,）,规定长度在±内为合格品,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，σ2），若要求P{120＜X≤200}≥，允许σ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P{X≤2}，P{X＞3}；（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0≤x<1时当1≤x<2时当x≥2时故26.设随机变量X的密度函数为（1）f(x)=ae??|x|,λ>0;(2)f(x)=试确定常数a,b，并求其分布函数F（x）.【解】（1）由知故即密度函数为当x≤0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x≤0时F（x）=0当0<x<1时当1≤x<2时当x≥2时F（x）=1故其分布函数为27.求正态分布的上分位点，（1）=，求;（2）=，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?1013 Pk 1/51/61/51/1511/30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 Y 0149 Pk 1/57/301/511/3029.设P{X=k}=()k,k=1,2,…,令求随机变量X的函数Y的分布律.【解】30.设X~N（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y≤0时，当y>0时，故(2)当y≤1时当y>1时故(3)当y≤0时当y>0时故31.设随机变量X~U（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y≥e时即分布函数故Y的密度函数为（2）由P（0<X<1）=1知当z≤0时，当z>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y≤0时，当0<y<1时，当y≥1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②填1。由右连续性知，故①为0。从而③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?【解】令X为0出现的次数，设数字序列中要包含n个数字，则X~b(n,即得n≥22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,π/2];(B)[0,π];(C)[?π/2,0];(D)[0,].【解】在上sinx≥0，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X~N（0，σ2），问：当σ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（λ），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，Y~b(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λ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λp.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y≤0时，FY（y）=0当y≥1时，FY（y）=1当0<y<1时，即Y的密度函数为即Y~U（0，1）41.设随机变量X的密度函数为f(x)=若k使得P{X≥k}=2/3，求k的取值范围.(2000研考)【解】由P（X≥k）=知P（X<k）=若k<0,P(X<k)=0若0≤k≤1,P(X<k)=当k=1时P（X<k）=若1≤k≤3时P（X<k）=若3<k≤6，则P（X<k）=若k>6,则P（X<k）=1故只有当1≤k≤3时满足P（X≥k）=.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 ?1 1 3 P 43.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X~b(3,p)由P（X≥1）=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X~N（2，σ2），且P{2<X<4}=，则P{X<0}=.【解】故因此46.假设一厂家生产的每台仪器，以概率可以直接出厂；以概率需进一步调试，经调试后以概率可以出厂，以概率定为不合格品不能出厂.现该厂新生产了n(n≥2)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α；（2）其中恰好有两台不能出厂的概率β；（3）其中至少有两台不能出厂的概率θ.【解】设A={需进一步调试}，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X~6（n，）,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%，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X~N（72，σ2）故查表知,即σ=12从而X~N（72，122）故48.在电源电压不超过200V、200V~240V和超过240V三种情形下，某种电子元件损坏的概率分别为，和（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α;(2)该电子元件损坏时，电源电压在200~240V的概率β【解】设A1={电压不超过200V}，A2={电压在200~240V}，A3={电压超过240V}，B={元件损坏}。由X~N（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fY(y).【解】因为P（1<X<2）=1,故P（e2<Y<e4）=1当y≤e2时FY（y）=P(Y≤y)=0.当e2<y<e4时，当y≥e4时，即故50.设随机变量X的密度函数为fX(x)=求随机变量Y=eX的密度函数fY(y).(1995研考)【解】P（Y≥1）=1当y≤1时，当y>1时，即故51.设随机变量X的密度函数为fX(x)=,求Y=1?的密度函数fY(y).【解】故52.假设一大型设备在任何长为t的时间内发生故障的次数N（t）服从参数为λt的泊松分布.（1）求相继两次故障之间时间间隔T的概率分布；（2）求在设备已经无故障工作8小时的情形下，再无故障运行8小时的概率Q.（1993研考）【解】（1）当t<0时，当t≥0时，事件{T>t}与{N(t)=0}等价，有即即间隔时间T服从参数为λ的指数分布。（2）53.设随机变量X的绝对值不大于1，P{X=?1}=1/8，P{X=1}=1/4.在事件{?1<X<1}出现的条件下，X在{?1，1}内任一子区间上取值的条件概率与该子区间长度成正比，试求X的分布函数F（x）=P{X≤x}.(1997研考)【解】显然当x<?1时F（x）=0；而x≥1时F（x）=1由题知当?1<x<1时，此时当x=?1时，故X的分布函数54.设随机变量X服从正态分N（μ1,σ12),Y服从正态分布N(μ2,σ22)，且P{|X-μ1|<1}>P{|Y-μ2|<1}，试比较σ1与σ2的大小.(2006研考)解：依题意，，则，.因为，即，所以有，即.习题三1.将一硬币抛掷三次，以X表示在三次中出现正面的次数，以Y表示三次中出现正面次数与出现反面次数之差的绝对值.试写出X和Y的联合分布律.【解】X和Y的联合分布律如表： XY 0 1 2 3 1 0 0 3 0 0 2.盒子里装有3只黑球、2只红球、2只白球，在其中任取4只球，以X表示取到黑球的只数，以Y表示取到红球的只数.求X和Y的联合分布律.【解】X和Y的联合分布律如表： XY 0 1 2 3 0 0 0 1 0 2 P(0黑,2红,2白)= 03.设二维随机变量（X，Y）的联合分布函数为F（x，y）=求二维随机变量（X，Y）在长方形域内的概率.【解】如图题3图说明：也可先求出密度函数，再求概率。4.设随机变量（X，Y）的分布密度f（x，y）=求：（1）常数A；（2）随机变量（X，Y）的分布函数；（3）P{0≤X<1，0≤Y<2}.【解】（1）由得A=12（2）由定义，有(3)5.设随机变量（X，Y）的概率密度为f（x，y）=（1）确定常数k；（2）求P{X＜1，Y＜3}；（3）求P{X<}；（4）求P{X+Y≤4}.【解】（1）由性质有故（2）(3)(4)题5图6.设X和Y是两个相互独立的随机变量，X在（0，）上服从均匀分布，Y的密度函数为fY（y）=求：（1）X与Y的联合分布密度；（2）P{Y≤X}.题6图【解】（1）因X在（0，）上服从均匀分布，所以X的密度函数为而所以(2)7.设二维随机变量（X，Y）的联合分布函数为F（x，y）=求（X，Y）的联合分布密度.【解】8.设二维随机变量（X，Y）的概率密度为f（x，y）=求边缘概率密度.【解】题8图题9图9.设二维随机变量（X，Y）的概率密度为f（x，y）=求边缘概率密度.【解】题10图10.设二维随机变量（X，Y）的概率密度为f（x，y）=（1）试确定常数c；（2）求边缘概率密度.【解】（1）得.(2)11.设随机变量（X，Y）的概率密度为f（x，y）=求条件概率密度fY｜X（y｜x），fX｜Y（x｜y）.题11图【解】所以12.袋中有五个号码1，2，3，4，5，从中任取三个，记这三个号码中最小的号码为X，最大的号码为Y.（1）求X与Y的联合概率分布；（2）X与Y是否相互独立？【解】（1）X与Y的联合分布律如下表 YX 3 4 5 1 2 0 3 0 0 (2)因故X与Y不独立13.设二维随机变量（X，Y）的联合分布律为 XY 258 （1）求关于X和关于Y的边缘分布；（2）X与Y是否相互独立？【解】（1）X和Y的边缘分布如下表 XY 2 5 8 P{Y=yi} (2)因故X与Y不独立.14.设X和Y是两个相互独立的随机变量，X在（0，1）上服从均匀分布，Y的概率密度为fY（y）=（1）求X和Y的联合概率密度；（2）设含有a的二次方程为a2+2Xa+Y=0，试求a有实根的概率.【解】（1）因故题14图(2)方程有实根的条件是故X2≥Y，从而方程有实根的概率为：15.设X和Y分别表示两个不同电子器件的寿命（以小时计），并设X和Y相互独立，且服从同一分布，其概率密度为f（x）=求Z=X/Y的概率密度.【解】如图,Z的分布函数(1)当z≤0时，（2）当0<z<1时，（这时当x=1000时,y=）(如图a)题15图(3)当z≥1时，（这时当y=103时，x=103z）（如图b）即故16.设某种型号的电子管的寿命（以小时计）近似地服从N（160，202）分布.随机地选取4只，求其中没有一只寿命小于180的概率.【解】设这四只寿命为Xi(i=1,2,3,4)，则Xi~N（160，202），从而17.设X，Y是相互独立的随机变量，其分布律分别为P{X=k}=p（k），k=0，1，2，…，P{Y=r}=q（r），r=0，1，2，….证明随机变量Z=X+Y的分布律为P{Z=i}=，i=0，1，2，….【证明】因X和Y所有可能值都是非负整数，所以于是18.设X，Y是相互独立的随机变量，它们都服从参数为n，p的二项分布.证明Z=X+Y服从参数为2n，p的二项分布.【证明】方法一：X+Y可能取值为0，1，2，…，2n.方法二：设μ1,μ2,…,μn;μ1′,μ2′,…，μn′均服从两点分布（参数为p），则X=μ1+μ2+…+μn，Y=μ1′+μ2′+…+μn′,X+Y=μ1+μ2+…+μn+μ1′+μ2′+…+μn′,所以，X+Y服从参数为（2n,p)的二项分布.19.设随机变量（X，Y）的分布律为 XY 012345 0123 0(1)求P{X=2｜Y=2}，P{Y=3｜X=0}；（2）求V=max（X，Y）的分布律；（3）求U=min（X，Y）的分布律；（4）求W=X+Y的分布律.【解】（1）（2）所以V的分布律为 V=max(X,Y) 0 1 2 3 4 5 P 0 (3)于是 U=min(X,Y) 0 1 2 3 P (4)类似上述过程，有 W=X+Y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 P 0 20.雷达的圆形屏幕半径为R，设目标出现点（X，Y）在屏幕上服从均匀分布.（1）求P{Y＞0｜Y＞X}；（2）设M=max{X，Y}，求P{M＞0}.题20图【解】因（X，Y）的联合概率密度为（1）(2)21.设平面区域D由曲线y=1/x及直线y=0，x=1,x=e2所围成，二维随机变量（X，Y）在区域D上服从均匀分布，求（X，Y）关于X的边缘概率密度在x=2处的值为多少？题21图【解】区域D的面积为（X,Y）的联合密度函数为（X，Y）关于X的边缘密度函数为所以22.设随机变量X和Y相互独立，下表列出了二维随机变量（X，Y）联合分布律及关于X和Y的边缘分布律中的部分数值.试将其余数值填入表中的空白处. XY y1y2y3 P{X=xi}=pi x1x2 1/81/8 P{Y=yj}=pj 1/6 1【解】因,故从而而X与Y独立，故,从而即：又即从而同理又,故.同理从而故 YX 123.设某班车起点站上客人数X服从参数为λ(λ>0)的泊松分布，每位乘客在中途下车的概率为p（0<p<1），且中途下车与否相互独立，以Y表示在中途下车的人数，求：（1）在发车时有n个乘客的条件下，中途有m人下车的概率；（2）二维随机变量（X，Y）的概率分布.【解】(1).(2)24.设随机变量X和Y独立，其中X的概率分布为X~，而Y的概率密度为f(y)，求随机变量U=X+Y的概率密度g(u).【解】设F（y）是Y的分布函数，则由全概率公式，知U=X+Y的分布函数为由于X和Y独立，可见由此，得U的概率密度为25.25.设随机变量X与Y相互独立，且均服从区间[0,3]上的均匀分布，求P{max{X,Y}≤1}.解：因为随即变量服从[0，3]上的均匀分布，于是有因为X，Y相互独立，所以推得.26.设二维随机变量（X，Y）的概率分布为 XY ??101 ??101 a0b0c其中a,b,c为常数，且X的数学期望E(X)=??,P{Y≤0|X≤0}=，记Z=X+Y.求：（1）a,b,c的值；（2）Z的概率分布；（3）P{X=Z}.解(1)由概率分布的性质知，a+b+c+=1即a+b+c=.由，可得.再由,得.解以上关于a，b，c的三个方程得.(2)Z的可能取值为?2，?1，0，1，2，，，，，，即Z的概率分布为 Z ?2??1012 P (3).习题四1.设随机变量X的分布律为 X ??1012 P 1/81/21/81/4求E（X），E（X2），E（2X+3）.【解】(1)(2)(3)2.已知100个产品中有10个次品，求任意取出的5个产品中的次品数的数学期望、方差.【解】设任取出的5个产品中的次品数为X，则X的分布律为 X 0 1 2 3 4 5 P 故3.设随机变量X的分布律为 X ??101 P p1p2p3且已知E（X）=,E(X2)=,求P1，P2，P3.【解】因……①,又……②,……③由①②③联立解得4.袋中有N只球，其中的白球数X为一随机变量，已知E（X）=n，问从袋中任取1球为白球的概率是多少？【解】记A={从袋中任取1球为白球}，则5.设随机变量X的概率密度为f（x）=求E（X），D（X）.【解】故6.设随机变量X，Y，Z相互独立，且E（X）=5，E（Y）=11，E（Z）=8，求下列随机变量的数学期望.（1）U=2X+3Y+1；（2）V=YZ??4X.【解】(1)(2)7.设随机变量X，Y相互独立，且E（X）=E（Y）=3，D（X）=12，D（Y）=16，求E（3X??2Y），D（2X??3Y）.【解】(1)(2)8.设随机变量（X，Y）的概率密度为f（x，y）=试确定常数k，并求E（XY）.【解】因故k=2.9.设X，Y是相互独立的随机变量，其概率密度分别为fX（x）=fY（y）=求E（XY）.【解】方法一：先求X与Y的均值由X与Y的独立性，得方法二：利用随机变量函数的均值公式.因X与Y独立，故联合密度为于是10.设随机变量X，Y的概率密度分别为fX（x）=fY（y）=求（1）E（X+Y）;（2）E（2X??3Y2）.【解】从而(1)(2)11.设随机变量X的概率密度为f（x）=求（1）系数c;（2）E（X）;（3）D（X）.【解】(1)由得.(2)(3)故12.袋中有12个零件，其中9个合格品，3个废品.安装机器时，从袋中一个一个地取出（取出后不放回），设在取出合格品之前已取出的废品数为随机变量X，求E（X）和D（X）.【解】设随机变量X表示在取得合格品以前已取出的废品数，则X的可能取值为0，1，2，3.为求其分布律，下面求取这些可能值的概率，易知于是，得到X的概率分布表如下： X 0 1 2 3 P 由此可得13.一工厂生产某种设备的寿命X（以年计）服从指数分布，概率密度为f（x）=为确保消费者的利益，工厂规定出售的设备若在一年内损坏可以调换.若售出一台设备，工厂获利100元，而调换一台则损失200元，试求工厂出售一台设备赢利的数学期望.【解】厂方出售一台设备净盈利Y只有两个值：100元和??200元故(元).14.设X1，X2，…，Xn是相互独立的随机变量，且有E（Xi）=μ，D（Xi）=σ2，i=1，2，…，n，记，S2=.（1）验证=μ，=；（2）验证S2=；（3）验证E（S2）=σ2.【证】(1)(2)因故.(3)因,故同理因,故.从而15.对随机变量X和Y，已知D（X）=2，D（Y）=3，Cov(X,Y)=??1,计算：Cov（3X??2Y+1，X+4Y??3）.【解】(因常数与任一随机变量独立，故Cov(X,3)=Cov(Y,3)=0,其余类似).16.设二维随机变量（X，Y）的概率密度为f（x，y）=试验证X和Y是不相关的，但X和Y不是相互独立的.【解】设.同理E(Y)=0.而,由此得,故X与Y不相关.下面讨论独立性，当|x|≤1时，当|y|≤1时，.显然故X和Y不是相互独立的.17.设随机变量（X，Y）的分布律为 XY ??101 ??101 1/81/81/81/801/81/81/81/8验证X和Y是不相关的，但X和Y不是相互独立的.【解】联合分布表中含有零元素，X与Y显然不独立，由联合分布律易求得X，Y及XY的分布律，其分布律如下表 X ??1 0