第四章-2-201005
数值方法课后习题答案第4章
解线性方程组迭代法
第四章 解线性方程组迭代法
习题4-1
第四章
解线性方程组迭代法
Байду номын сангаас
第四章
解线性方程组迭代法
第四章
解线性方程组迭代法
第四章
解线性方程组迭代法
第四章
解线性方程组迭代法
第四章
解线性方程组迭代法
第四章
解线性方程组迭代法
第四章
解线性方程组迭代法
第四章
习题4
习题4
习题4
习题4
8.
设A为严格对角优势阵,证明:
习题4
9. A是n阶非奇异阵,B是n阶奇异阵,试求证:
习题4
习题4
P91
P91.
x0
p0 r0
Ap0
x1
r1
p1
Ap1
x2
r2
0
3
7
30/29=
17/29=
1360/841=
1530/841=
14/9=
0.3
P91
1.034482758 0 1 8 10/29= 0.344827586
0.570796875 0.493315839 0.500166165 0.499999398 1.001438281 0.998173633 1.000074653 1.000013383 -0.49943416 -
0.500558834 0.499923587 0.500003961
w=1.03
10 29 a0 =10/29=0.344827586
2890/841=3.436385254 260100/24389=10.66464388 a1 =8381/26010=0.322222222 -289/29= -9.965517218 b0 =289/841=0.343638524
自动控制原理课后习题第四章答案
G(s)H(s)=
Kr s(s+1)(s+3)
σ根 s=3-K+ω轨r4-3-迹+p4s132ω1-3的+~3ω32分p===s2-离+001K点.p-3r=3:KK~0θrr===012+ωω6021,o=3,=0+±1810.7o
8
jω
1.7
s1
A(s)B'系(s)统=根A'轨(s迹)B(s)
s3 p3
s=sK2±r没=j24有.8.6位×于2K.r根6=×4轨80.迹6=上7,. 舍去。
2
第四章习题课 (4-9)
4-9 已知系统的开环传递函数,(1) 试绘制出
根轨迹图。
G(s)H与(s虚)=轴s交(0点.01s+1K)(系0.统02根s+轨1迹)
jω
70.7
解: GKK(rr=s=)10H5(0s)=ωω2s1,(3=s=0+±17000K.7)r(s+50)
s1
A(s)B'(系s)统=A根'(轨s)迹B(s)
s3 p3
p2
p1
-4
-2
0
((24))ζ阻=尼03.振5s2荡+1响2应s+s的81==K-r0值0.7范+围j1.2
s=s-s10=3=.-80-56.8+50K.7r×=20=s.82-=54×-.631..1155×3.15=3.1
-2.8
450
1080
360
0σ
0σ
第四章习题课 (4-2)
4-2 已知开环传递函数,试用解析法绘制出系
统的根轨迹,并判断点(-2+j0),(0+j1),
《系统工程》汪应洛著第5版参考答案
1236 11111 Mb'= 2 0 1 0 0 30010 60001
3.22 解:
123456789 1100000011 2010100011 3101000011 4000100011 M= 5 1 0 0 1 1 1 0 0 1 6000001011 7111001101 8000000011 9000000001
Π(P)=P1={1,2,3,4,5,6,7,8}。
∴
12345678
111010000
201000000
311110000
401010000 M(P)=M=P1 5 0 1 0 1 1 0 0 0
601011111
701011011
800000001
5
②级位划分 R
A
C R=C
1
1,2,4
1,3
L1 L2
A'=M''(L)-I= L3 L4 L5
537124
50000
31000 71000 0
10010
2
00
4
0
10
④绘制 D(A')
5
2
第1级
637
4
第2级
1
第3级
实用方法 ①对缩减矩阵进行层次化处理:
123457 1100011 2010000 3001010 M'= 4 0 1 0 1 0 0 5000010 7000011
Sba={(S1,S2),(S1,S5),(S2,S3),(S3,S4),(S5,S2), (S5,S3),(S5,S4)}
S1 S2 S3 S4 S5 S1 0 1 0 0 1 S2 0 0 1 0 0 Aa= S3 0 0 0 1 0 S4 0 0 0 0 0 S5 0 1 1 1 0
钢结构工业厂房监理规划及实施细则
有限公司新建工程工程号:监编字第【201005】监理规划及细则编制单位:建设工程监理有限公司编制日期:年月日监理规划及实施细则报审表工程名称:有限公司(新建工程)目录第一章工程概况 (1)第二章监理工作范围及任务 (4)第三章监理组织机构及人员配置 (4)第四章监理工作程序及制度 (7)第五章工作特点、难点及监理重点 (45)第六章监理质量控制措施 (59)第1章工程概述.工程名称:有限公司新建工程;.建设单位:有限公司;.设计单位:工程咨询设计有限责任公司;.工程地点:工业园区;.结构类型:基础为人工挖孔桩、钢结构工业厂房;.建设规模:本工程为有限公司新建单层钢结构工业厂房,基础为人工挖孔桩;屋面为双层彩钢板(760型屋面外彩钢板厚度为0.476mm、V900型屋面内彩钢板厚度为0.376mm)型瓦,屋面压型钢板设计使用年限为15年。
设计结构安全等级为二级,抗震设防烈度6度,结构抗震等级为四级,地基基础设计为丙级;主体结构设计使用年限为50年。
本工程建筑面积163042㎡,I型标准厂房跨度72m×180m四连跨,长度180m;柱距;宽72m;檐口高度为; 另外还有实验中心、研发中心。
.建筑设计:±0.000上墙面为w840型墙面内、外彩钢型压型板厚度为厚;厂房窗为白玻彩钢窗;钢梁、钢柱为Q345加工焊制成H型钢件现场安装,连接螺栓为级的高强螺栓;屋面、墙面檩条为Q235镀锌钢板加工压型成C型工件现场安装。
.监理工期:分二期共24个月(730天)。
.监理目标:(1)投资控制目标:控制在业主审定的预算造价之内;严格控制工程变更;严格计量,无超前支付发生。
(2)进度控制目标:建设工期控制在合同规定的总天数之内。
(3)质量控制目标:达到国家验收标准一次性验收合格。
(4)安全文明管理目标:无重伤及以上事故、环保曝光事件发生。
、编制依据:(1)、施工图(含套用的标准图集)及设计文件、地质勘察报告;(2)、以下国家、行业规范(规定、规程):《砼结构工程施工及验收规范》(GBJ50204-2002)。
《概率论与数理统计》袁荫棠 中国人民大学出版社 课后答案 概率论第四章
1− P{ξ = 0}
1 − q 4 − 4 pq 3 =
1− q4
其中 q=1-p 11. ξ服从参数为 2,p 的二项分布, 已知 P(ξ≥1)=5/9, 那么成功率为 p 的 4 重贝努里试验
中至少有一次成功的概率是多少?
解: 因ξ~B(2,p), 则必有 P(ξ ≥ 1) = 1 − P(ξ = 0) = 1 − (1 − p)2 = 5 / 9 , 解得
解: 因掷一次骰子出现一点的概率为 1/6, 则ξ~B(4,1/6), 因此有
P{ξ
=
k} =
C 4k
×
1 6k
×
⎛ ⎜
5
⎞ ⎟
4−k
(k
⎝6⎠
=
0,1,2,3,4),
⎧0
∑ F
(
x)
=
⎪⎪ ⎨ ⎪k≤x
C
k 4
⎛ ⎜ ⎝
1 6
⎞ ⎟ ⎠
k
⎛ ⎜ ⎝
5 6
4−k
⎞ ⎟ ⎠
⎪⎩1
x<0 0≤ x< 4 x≥4
废品, 求产品为废品的概率以及产品的平均价值.
解: 设ξ为产品表面上的疵点数, 则ξ服从普哇松分布, λ=0.8, 设η为产品的价值, 是
ξ的函数. 则产品为废品的概率为
∑ P{ξ > 4} = 1 − P{ξ ≤ 4} = 1 − 4 0.8i e−0.8 = 0.0014
i=0 i!
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解: 设ξ为这 20 件产品中的废品数, 则ξ~B(20,0.1), 又通过检查已经知道ξ定不少于 2
件的条件, 则要求的是条件概率
P{ξ ≥ 3 | ξ ≥ 2} = P{ξ ≥ 3 ∩ξ ≥ 2} P{ξ ≥ 2}
《数字逻辑》鲍家元、毛文林高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】
kh da w. co m
答 案 网
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2.21 直接根据逻辑表达式,填写卡诺图并化简下列各式为最简 “与或”表达式。 ⑴ F = B+AC ⑵F=D
2.26 如果输入只有原变量而无反变量。用禁止法将下列函数转换 成可用最少的与非门实现,并画出逻辑图。 ⑴ F = AC BC AB BC (逻辑图略) ⑵ F = AABC•BABC ⑶ F = C AB B AB (逻辑图略) ⑷ F = XY Z (逻辑图略) 2.29 确定习图2-1中的输入变量,并使输出功能为: F (A,B,C,D) = ∑m(6,7,12,13 ) 解: F (A,B,C,D) = (AB) ⊕(BC)
(5) F = (B+C+D) (B+C+D) (A+C+D)
ww
⑹ F = D+BC+ABC = (B+C+D) (B+C+D) (A+C+D)
w.
⑸ F = AC+BD = (A+C) (B+C)
课
= (A+D) (B+C) (B+D)
后
(6) F = (B+D) (B+C) (A+C+D) (A+C+D) ⑶ F = ABC+ABD+ACD (7) F = CE = (A+C) (C+D) (B+D) (A+B+C) (8) F = (A+D) (B+D) (A+B+C) (B+C+E) (A+C+E) ⑷ F = AB+CD = (C+D) (B+C) (A+C) 或
DMC1000B软件手册201005
目
录
第一章 概述................................................................................................................................................. 1 第二章 软件安装......................................................................................................................................... 2 2.1 安装 DMC1000B 控制卡驱动程序................................................................................................. 2 2.1.1 在 Windows 2000/XP 操作系统环境安装步骤.................................................................2 2.1.2 在 Windows98 操作系统环境安装步骤...........................................................................4 2.2 安装 Motion1000B 软件和编程示范.....................................................................................
概率论与数理统计(茆诗松)第二版课后第四章习题参考答案
第四章 大数定律与中心极限定理习题4.11. 如果X X Pn →,且Y X Pn →.试证:P {X = Y } = 1.证:因 | X − Y | = | −(X n − X ) + (X n − Y )| ≤ | X n − X | + | X n − Y |,对任意的ε > 0,有⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−+⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−≤≥−≤2||2||}|{|0εεεY X P X X P Y X P n n ,又因X X Pn →,且Y X Pn →,有02||lim =⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−+∞→εX X P n n ,02||lim =⎭⎫⎩⎨⎧≥−+∞→εY X P n n ,则P {| X − Y | ≥ ε} = 0,取k 1=ε,有01||=⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−k Y X P ,即11||=⎭⎬⎫⎩⎨⎧<−k Y X P , 故11||lim1||}{1=⎭⎬⎫⎩⎨⎧<−=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<−==+∞→+∞=k Y X P k Y X P Y X P k k I . 2. 如果X X Pn →,Y Y Pn →.试证:(1)Y X Y X Pn n +→+; (2)XY Y X Pn n →.证:(1)因 | (X n + Y n ) − (X + Y ) | = | (X n − X ) + (Y n − Y )| ≤ | X n − X | + | Y n − Y |,对任意的ε > 0,有⎭⎫⎩⎨⎧≥−+⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−≤≥+−+≤2||2||}|)()({|0εεεY Y P X X P Y X Y X P n n n n ,又因X X P n →,Y Y P n →,有02||lim =⎭⎫⎩⎨⎧≥−+∞→εX X P n n ,02||lim =⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−+∞→εY Y P n n ,故0}|)()({|lim =≥+−++∞→εY X Y X P n n n ,即Y X Y X Pn n +→+;(2)因 | X n Y n − XY | = | (X n − X )Y n + X (Y n − Y ) | ≤ | X n − X | ⋅ | Y n | + | X | ⋅ | Y n − Y |,对任意的ε > 0,有⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−⋅+⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥⋅−≤≥−≤2||||2||||}|{|0εεεY Y X P Y X X P XY Y X P n n n n n ,对任意的h > 0,存在M 1 > 0,使得4}|{|1h M X P <≥,存在M 2 > 0,使得8}|{|2hM Y P <≥, 存在N 1 > 0,当n > N 1时,8}1|{|h Y Y P n <≥−, 因| Y n | = | (Y n − Y ) + Y | ≤ | Y n − Y | + | Y |,有4}|{|}1|{|}1|{|22h M Y Y Y P M Y P n n <≥+≥−≤+≥, 存在N 2 > 0,当n > N 2时,4)1(2||2h M X X P n <⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≥−ε,当n > max{N 1, N 2}时,有244}1|{|)1(2||2||||22h h h M Y P M X X P Y X X P n n n n =+<+≥+⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≥−≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥⋅−εε,存在N 3 > 0,当n > N 3时,42||1hM Y Y P n <⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−ε,有244}|{|2||2||||11h h h M X P M Y Y P X Y Y P n n =+<≥+⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥⋅−εε,则对任意的h > 0,当n > max{N 1, N 2, N 3} 时,有h h h Y Y X P Y X X P XY Y X P n n n n n =+<⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−⋅+⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥⋅−≤≥−≤222||||2||||}|{|0εεε,故0}|{|lim =≥−+∞→εXY Y X P n n n ,即XY Y X Pn n →.3. 如果X X Pn →,g (x )是直线上的连续函数,试证:)()(X g X g Pn →. 证:对任意的h > 0,存在M > 0,使得4}|{|h M X P <≥, 存在N 1 > 0,当n > N 1时,4}1|{|h X X P n <≥−, 因| X n | = | (X n − X ) + X | ≤ | X n − X | + | X |,则244}|{|}1|{|}1|{|h h h M X P X X P M X P n n =+<≥+≥−≤+≥, 因g (x ) 是直线上的连续函数,有g (x ) 在闭区间 [− (M + 1), M + 1] 上连续,必一致连续, 对任意的ε > 0,存在δ > 0,当 | x − y | < δ 时,有 | g (x ) − g ( y ) | < ε ,存在N 2 > 0,当n > N 2时,4}|{|hX X P n <≥−δ,则对任意的h > 0,当n > max{N 1, N 2} 时,有{}}|{|}1|{|}|{|}|)()({|0M X M X X X P X g X g P n n n ≥+≥≥−≤≥−≤U U δεh hh h M X P M X P X X P n n =++<≥++≥+≥−≤424}|{|}1|{|}|{|δ, 故0}|)()({|lim =≥−+∞→εX g X g P n n ,即)()(X g X g Pn →.4. 如果a X P n →,则对任意常数c ,有ca cX Pn →. 证:当c = 0时,有c X n = 0,ca = 0,显然ca cX Pn →;当c ≠ 0时,对任意的ε > 0,有0||||lim =⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−+∞→c a X P n n ε, 故0}|{|lim =≥−+∞→εca cX P n n ,即ca cX Pn →.5. 试证:X X P n →的充要条件为:n → +∞ 时,有0||1||→⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+−XX X X E n n .证:以连续随机变量为例进行证明,设X n − X 的密度函数为p ( y ),必要性:设X X Pn →,对任意的ε > 0,都有0}|{|lim =≥−+∞→εX X P n n ,对012>+εε,存在N > 0,当n > N 时,εεε+<≥−1}|{|2X X P n , 则∫∫∫≥<∞+∞−+++=+=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+−εε||||)(||1||)(||1||)(||1||||1||y y n n dy y p y y dy y p y y dy y p y y XX X X E εεεεεεεεεεεεε=+++<≥−+<−+=++≤∫∫≥<11}|{|}|{|1)()(12||||X X P X X P dy y p dy y p n n y y ,故n → +∞ 时,有0||1||→⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+−XX X X E n n ; 充分性:设n → +∞ 时,有0||1||→⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+−XX X X E n n , 因∫∫∫≥≥≥++≤++==≥−εεεεεεεεεε||||||)(||1||1)(11)(}|{|y y y n dy y p y y dy y p dy y p X X P ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+−+=++≤∫∞+∞−||1||1)(||1||1X X X X E dy y p y y n n εεεε, 故0}|{|lim =≥−+∞→εX X P n n ,即X X Pn →.6. 设D (x )为退化分布:⎩⎨⎧≥<=.0,1;0,0)(x x x D试问下列分布函数列的极限函数是否仍是分布函数?(其中n = 1, 2, ….)(1){D (x + n )}; (2){D (x + 1/n )}; (3){D (x − 1/n )}.解:(1)对任意实数x ,当n > −x 时,有x + n > 0,D (x + n ) = 1,即1)(lim =++∞→n x D n ,则 {D (x + n )} 的极限函数是常量函数f (x ) = 1,有f (−∞) = 1 ≠ 0,故 {D (x + n )} 的极限函数不是分布函数; (2)若x ≥ 0,有01>+n x ,11=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+n x D ,即11lim =⎟⎠⎞⎜⎝⎛++∞→n x D n ,若x < 0,当x n 1−>时,有01<+n x ,01=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+n x D ,即01lim =⎟⎠⎞⎜⎝⎛++∞→n x D n ,则⎩⎨⎧≥<=⎟⎠⎞⎜⎝⎛++∞→.0,1;0,01lim x x n x D n 这是在0点处单点分布的分布函数,满足分布函数的基本性质,故⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎟⎠⎞⎜⎝⎛+n x D 1的极限函数是分布函数;(3)若x ≤ 0,有01<−n x ,01=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−n x D ,即01lim =⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+∞→n x D n ,若x > 0,当x n 1>时,有01>−n x ,11=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−n x D ,即11lim =⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+∞→n x D n ,则⎩⎨⎧>≤=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+∞→.0,1;0,01lim x x n x D n 在x = 0处不是右连续,故⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎟⎠⎞⎜⎝⎛−n x D 1的极限函数不是分布函数.7. 设分布函数列 {F n (x )} 弱收敛于连续的分布函数F (x ),试证:{F n (x )} 在 (−∞, +∞) 上一致收敛于分布函数F (x ). 证:因F (x ) 为连续的分布函数,有F (−∞) = 0,F (+∞) = 1,对任意的ε > 0,取正整数ε2>k ,则存在分点x 1 < x 2 < … < x k −1,使得1,,2,1,)(−==k i kix F i L ,并取x 0 = −∞,x k = +∞, 可得k k i k x F x F i i ,1,,2,1,21)()(1−=<=−−L ε, 因 {F n (x )} 弱收敛于F (x ),且F (x ) 连续,有 {F n (x )} 在每一点处都收敛于F (x ),则存在N > 0,当n > N 时,1,,2,1,2|)()(|−=<−k i x F x F i i n L ε,且显然有20|)()(|00ε<=−x F x F n ,20|)()(|ε<=−k k n x F x F ,对任意实数x ,必存在j ,1 ≤ j ≤ k ,有x j −1 ≤ x < x j ,因2)()()()(2)(11εε+<≤≤<−−−j j n n j n j x F x F x F x F x F ,则εεεε−=−−>−−>−−222)()()()(1x F x F x F x F j n ,且εεεε=+<+−<−222)()()()(x F x F x F x F j n ,即对任意的ε > 0和任意实数x ,总存在N > 0,当n > N 时,都有 | F n (x ) − F (x ) | < ε , 故 {F n (x )} 在 (−∞, +∞) 上一致收敛于分布函数F (x ).8. 如果X X Ln →,且数列a n → a ,b n → b .试证:b aX b X a Ln n n +→+. 证:设y 0是F aX + b ( y ) 的任一连续点,则对任意的ε > 0,存在h > 0,当 | y − y 0 | < h 时,4|)()(|0ε<−++y F y F b aX b aX ,又设y 是满足 | y − y 0 | < h 的F aX + b ( y ) 的任一连续点,因⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=⎭⎬⎫⎩⎨⎧−≤=≤+=+a b y F a b y X P y b aX P y F X b aX }{)(,有a b y x −=是F X (x )的连续点,且X X L n→, 有)()(lim x F x F X X n n =+∞→,存在N 1,当n > N 1时,4|)()(|ε<−x F x F X X n ,即4|)()(|ε<−++y F y F b aX b aX n ,则当n > N 1且 | y − y 0 | < h 时,2|)()(||)()(||)()(|00ε<−+−≤−++++++y F y F y F y F y F y F b aX b aX b aX b aX b aX b aX n n , 因X 的分布函数F X (x ) 满足F X (−∞) = 0,F X (+∞) = 1,F X (x ) 单调不减且几乎处处连续, 存在M ,使得F X (x ) 在x = ± M 处连续,且41)(ε−>M F X ,4)(ε<−M F X ,因X X Ln →,有41)()(lim ε−>=+∞→M F M F X X n n ,4)()(lim ε<−=−+∞→M F M F X X n n ,则存在N 2,当n > N 2时,41)(ε−>M F n X ,4)(ε<−M F n X ,可得2)(1)(}|{|ε<−+−=>M F M F M X P n n X X n ,因数列a n → a ,b n → b ,存在N 3,当n > N 3时,M h a a n 4||<−,4||h b b n <−, 可得当n > max{N 2, N 3}时,⎭⎫⎩⎨⎧>−+−=⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+−+2|)()(|2|)()(|h b b X a a P h b aX b X a P n n n n n n n2}|{|24||42||||||ε<>=⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+⋅≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−+⋅−≤M X P h h X M hP h b b X a a P nn n n n , 则⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+−+⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≤+≤≤+=+2|)()(|2}{)(000h b aX b X a h y b aX P y b X a P y F n n n n n n n n b X a n n n U222|)()(|200ε+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+−++⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≤+≤+h y F h b aX b X a P h y b aX P b aX n n n n n n , 且⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+−+≤+≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧−≤+=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+2|)()(|}{22000h b aX b X a y b X a P h y b aX P h y F n n n n n n n n b aX n U2)(2|)()(|}{00ε+<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+−++≤+≤+y F h b aX b X a P y b X a P n n n b X a n n n n n n n , 即22)(22000εε+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<<−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+++h y F y F h y F b aX b X a b aX n n n n n ,因当n > N 1且 | y − y 0 | < h 时,2)()(2)(00εε+<<−+++y F y F y F b aX b aX b aX n ,在区间⎟⎠⎞⎜⎝⎛++h y h y 00,2取F aX + b ( y ) 的任一连续点y 1,满足 | y 1 − y 0 | < h ,当n > max{N 1, N 2, N 3}时,εεε+<+≤+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<++++)(2)(22)(0100y F y F h y F y F b aX b aX b aX b X a n n n n n ,在区间⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−2,00h y h y 取F aX + b ( y ) 的任一连续点y 2,满足 | y 2 − y 0 | < h ,当n > max{N 1, N 2, N 3}时,εεε−>−≥−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−>++++)(2)(22)(0200y F y F h y F y F b aX b aX b aX b X a n n n n n ,即对于F aX + b ( y ) 的任一连续点y 0,当n > max{N 1, N 2, N 3}时,ε<−++|)()(|00y F y F b aX b X a n n n , 故)()(y F y F b aX Wb X a n n n ++→,b aX b X a Ln n n +→+. 9. 如果X X Ln →,a Y Pn →,试证:a X Y X Ln n +→+. 证:设y 0是F X + a ( y ) 的任一连续点,则对任意的ε > 0,存在h > 0,当 | y − y 0 | < h 时,4|)()(|0ε<−++y F y F a X a X ,又设y 是满足 | y − y 0 | < h 的F X + a ( y )的任一连续点,因F X + a ( y ) = P {X + a ≤ y } = P {X ≤ y − a } = F X ( y − a ),有x = y − a 是F X (x )的连续点,且X X Ln →, 有)()(lim x F x F X X n n =+∞→,存在N 1,当n > N 1时,4|)()(|ε<−x F x F X X n ,即4|)()(|ε<−++y F y F a X a X n , 则当n > N 1且 | y − y 0 | < h 时,2|)()(||)()(||)()(|00ε<−+−≤−++++++y F y F y F y F y F y F a X a X a X a X a X a X n n ,因a Y Pn →,有02||lim =⎭⎫⎩⎨⎧>−+∞→h a Y P n n ,存在N 2,当n > N 2时,22||ε<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−h a Y P n , 则⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎫⎩⎨⎧>−⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≤+≤≤+=+2||2}{)(000h a Y h y a X P y Y X P y F n n n n Y X n n U222||200ε+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−+⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≤+≤+h y F h a Y P h y a X P a X n n n , 且⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎫⎩⎨⎧>−≤+≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧−≤+=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+2||}{22000h a Y y Y X P h y a X P h y F n n n n a X n U2)(2||}{00ε+<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−+≤+≤+y F h a Y P y Y X P n n Y X n n n , 即22)(22000εε+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<<−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+++h y F y F h y F a X Y X a X n n n n ,因当n > N 1且 | y − y 0 | < h 时,2)()(2)(00εε+<<−+++y F y F y F a X a X a X n ,在区间⎟⎠⎞⎜⎝⎛++h y h y 00,2取F X + a ( y ) 的任一连续点y 1,满足 | y 1 − y 0 | < h ,当n > max{N 1, N 2}时,εεε+<+≤+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<++++)(2)(22)(0100y F y F h y F y F a X a X a X Y X n n n n ,在区间⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−2,00h y h y 取F X + a ( y ) 的任一连续点y 2,满足 | y 2 − y 0 | < h ,当n > max{N 1, N 2}时,εεε−>−≥−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−>++++)(2)(22)(0200y F y F h y F y F a X a X a X Y X n n n n ,即对于F X + a ( y ) 的任一连续点y 0,当n > max{N 1, N 2}时,ε<−++|)()(|00y F y F a X Y X n n , 故)()(y F y F a X WY X n n ++→,a X Y X Ln n +→+. 10.如果X X Ln →,0Pn Y →,试证:0Pn n Y X →.证:因X 的分布函数F X (x ) 满足F X (−∞) = 0,F X (+∞) = 1,F X (x ) 单调不减且几乎处处连续,则对任意的h > 0,存在M ,使得F X (x ) 在x = ± M 处连续,且41)(h M F X −>,4)(hM F X <−, 因X X L n →,有41)()(lim h M F M F X X n n −>=+∞→,4)()(lim h M F M F X X n n <−=−+∞→,则存在N 1,当n > N 1时,41)(h M F n X −>,4)(hM F n X <−,可得2)(1)(}|{|hM F M F M X P n n X X n <−+−=>,因0Pn Y →,对任意的ε > 0,有0||lim =⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+∞→M Y P n n ε,存在N 2,当n > N 2时,2||h M Y P n <⎭⎬⎫⎩⎨⎧>ε, 则当n > max{N 1, N 2}时,有h M Y P M X P M Y M X P Y X P n n n n n n <⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+>≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>>≤>εεε||}|{|||}|{|}|{|U ,故0}|{|lim =>+∞→εn n n Y X P ,即0Pn n Y X →.11.如果X X Ln →,a Y Pn →,且Y n ≠ 0,常数a ≠ 0,试证:aXY X L n n →. 证:设y 0是F X / a ( y ) 的任一连续点,则对任意的ε > 0,存在h > 0,当 | y − y 0 | < h 时,4|)()(|0//ε<−y F y F a X a X ,又设y 是满足 | y − y 0 | < h 的F X / a ( y ) 的任一连续点,因)(}{)(/ay F ay X P y a X P y F X a X =≤=⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤=,有x = ay 是F X (x )的连续点,且X X Ln →,有)()(lim x F x F X X n n =+∞→,存在N 1,当n > N 1时,4|)()(|ε<−x F x F X X n ,即4|)()(|//ε<−y F y F a X a X n ,则当n > N 1且 | y − y 0 | < h 时,2|)()(||)()(||)()(|0////0//ε<−+−≤−y F y F y F y F y F y F a X a X a X a X a X a X n n ,因X 的分布函数F X (x )满足F X (−∞) = 0,F X (+∞) = 1,F X (x )单调不减且几乎处处连续,存在M ,使得F X (x ) 在x = ± M 处连续,且121)(ε−>M F X ,12)(ε<−M F X ,因X X Ln →,有121)()(lim ε−>=+∞→M F M F X X n n ,12)()(lim ε<−=−+∞→M F M F X X n n ,则存在N 2,当n > N 2时,121)(ε−>M F n X ,12)(ε<−M F n X ,可得6)(1)(}|{|ε<−+−=>M F M F M X P n n X X n ,因0≠→a Y Pn ,有02||lim =⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−+∞→h a Y P n n ,存在N 3 > 0,当n > N 3时,62||||ε<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−a a Y P n ,有62||||ε<⎭⎬⎫⎩⎨⎧<a Y P n ,且64||2ε<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−M h a a Y P n , 可得当n > max{N 1, N 2, N 3}时,⎭⎬⎫⎩⎨⎧>⋅−⋅=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧>−=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧>−2||||||||2)(2h Y a a Y X P h aY Y a X P h a X Y X P n n n n n n n n n ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−>≤2||||4||}|{|2a Y M h a a Y M X P n n n U U22||||4||}|{|2ε<⎭⎬⎫⎩⎨⎧<+⎭⎬⎫⎩⎨⎧>−+>≤a Y P M h a a Y P M X P n n n ,则⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎪⎫⎪⎩⎪⎨⎧>−⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≤≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤=22)(000/h a X Y X h y a XP y Y X P y F n n n n n n Y X n n U22220/0ε+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧>−+⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≤≤h y F h a X Y X P h y a X P a X n n n n n ,且⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧>−⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧−≤=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−222000/h a X Y X y Y X P h y a X P h y F n n n nn n a X n U2)(20/0ε+<⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧>−+⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤≤y F h a X Y X P y Y X P n n Y X n n n n n ,即22)(220/0/0/εε+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<<−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−h y F y F h y F a X Y X a X n n n n ,因当n > N 1且 | y − y 0 | < h 时,2)()(2)(0//0/εε+<<−y F y F y F a X a X a X n ,在区间⎟⎠⎞⎜⎝⎛++h y h y 00,2取F X / a ( y ) 的任一连续点y 1,满足 | y 1 − y 0 | < h ,当n > max{N 1, N 2, N 3}时,εεε+<+≤+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+<)(2)(22)(0/1/0/0/y F y F h y F y F a X a X a X Y X n n n n ,在区间⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−2,00h y h y 取F X / a ( y ) 的任一连续点y 2,满足 | y 2 − y 0 | < h ,当n > max{N 1, N 2, N 3}时,εεε−>−≥−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−>)(2)(22)(0/2/0/0/y F y F h y F y F a X a X a X Y X n n n n ,即对于F X / a ( y ) 的任一连续点y 0,当n > max{N 1, N 2, N 3}时,ε<−|)()(|0/0/y F y F a X Y X n n ,故)()(//y F y F a X WY X n n →,aX Y X L n n →. 12.设随机变量X n 服从柯西分布,其密度函数为+∞<<∞−+=x x n nx p n ,)1π()(22.试证:0Pn X →.证:对任意的ε > 0,)arctan(π2)arctan(π1)1π(}|{|22εεεεεεn nx dx x n n X P n ==+=<−−∫, 则12ππ2)arctan(lim π2}|0{|lim =⋅==<−+∞→+∞→εεn X P n n n , 故0Pn X →.13.设随机变量序列{X n }独立同分布,其密度函数为⎪⎩⎪⎨⎧<<=.,0;0,1)(其他ββx x p其中常数β > 0,令Y n = max{X 1, X 2, …, X n },试证:βPn Y →.证:对任意的ε > 0,P {| Y n − β | < ε} = P {β − ε < Y n < β + ε} = P {max{X 1, X 2, …, X n } > β − ε}= 1 − P {max{X 1, X 2, …, X n } ≤ β − ε} = 1 − P {X 1 ≤ β − ε} P {X 2 ≤ β − ε} … P {X n ≤ β − ε}n⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=βεβ1, 则11lim }|{|lim =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=<−+∞→+∞→nn n n Y P βεβεβ, 故βPn Y →.14.设随机变量序列{X n }独立同分布,其密度函数为⎩⎨⎧<≥=−−.,0;,e )()(a x a x x p a x 其中Y n = min{X 1, X 2, …, X n },试证:a Y Pn →.证:对任意的ε > 0,P {| Y n − a | < ε} = P {a − ε < Y n < a + ε} = P {min{X 1, X 2, …, X n } < a + ε}= 1 − P {min{X 1, X 2, …, X n } ≥ a + ε} = 1 − P {X 1 ≥ a + ε} P {X 2 ≥ a + ε} … P {X n ≥ a + ε}εεεn na a x n a a x dx −∞++−−∞++−−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=∫e 1e 1e 1)()(, 则1)e 1(lim }|{|lim =−=<−−+∞→+∞→εεn n n n a Y P ,故a Y Pn →.15.设随机变量序列{X n }独立同分布,且X i ~ U(0, 1).令nni i n X Y 11⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=∏=,试证明:c Y P n →,其中c 为常数,并求出c .证:设∑∏===⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛==n i i n i i n n X n X n Y Z 11ln 1ln 1ln ,因X i ~ U (0, 1), 则1)ln (ln )(ln 101−=−==∫x x x xdx X E i ,2)2ln 2ln (ln )(ln 12122=+−==∫x x x x x xdx X E i ,1)](ln [)(ln )Var(ln 22=−=i i i X E X E X , 可得1)(ln 1)(1−==∑=n i i n X E n Z E ,n X nZ ni in 1)Var(ln 1)Var(12==∑=,由切比雪夫不等式,可得对任意的ε > 0,221)Var(}|)({|εεεn Z Z E Z P n n n =≤≥−,则01lim }|)({|lim 02=≤≥−≤+∞→+∞→εεn Z E Z P n n n n ,即0}|)({|lim =≥−+∞→εn n n Z E Z P ,1)(−=→n P n Z E Z ,因n Z n Y e =,且函数e x 是直线上的连续函数,根据本节第3题的结论,可得1e e −→=PZ n n Y , 故c Y Pn →,其中1e −=c 为常数.16.设分布函数列{F n (x )}弱收敛于分布函数F (x ),且F n (x ) 和F (x ) 都是连续、严格单调函数,又设 ξ 服从(0, 1)上的均匀分布,试证:)()(11ξξ−−→F F Pn. 证:因F (x ) 为连续的分布函数,有F (−∞) = 0,F (+∞) = 1,则对任意的h > 0,存在M > 0,使得21)(h M F −>,2)(h M F <−, 因F (x ) 是连续、严格单调函数,有F −1( y ) 也是连续、严格单调函数, 可得F −1( y ) 在区间 [F (− M − 1), F (M + 1)] 上一致连续, 对任意的ε > 0,存在δ > 0,当y , y * ∈ [F (− M − 1), F (M + 1)] 且 | y − y * | < δ 时,| F −1( y ) − F −1( y *) | < ε, 设y * 是 [F (−M ), F (M )] 中任一点,记x * = F −1( y *),有x * ∈ [−M , M ],不妨设0 < ε < 1, 则对任意的x 若满足 ε≥−|*|x x ,就有 δ≥−|*)(|y x F ,根据本节第7题的结论知,{F n (x )} 在 (−∞, +∞) 上一致收敛于分布函数F (x ), 则对δ > 0和任意实数x ,总存在N > 0,当n > N 时,都有 | F n (x ) − F (x ) | < δ, 因当n > N 时,δ<−|)()(|x F x F n 且δ≥−|*(|y x F ,有*)(y x F n ≠,即*)(1y F x n −≠, 则对任意的0 < ε < 1,当n > N 时,*)(1y F n −满足ε<−=−−−−|*)(*)(||**)(|111y F y F x y F n n , 可得对任意的0 < ε < 1,当n > N 时,h M F M F P F F P n −>−∈≥<−−−1)]}(),([{}|)()({|11ξεξξ由h 的任意性可知1}|)()({|lim 11=<−−−+∞→εξξF F P n n ,故)()(11ξξ−−→F F Pn.17.设随机变量序列{X n }独立同分布,数学期望、方差均存在,且E (X n ) = µ,试证:µP n k k X k n n →⋅+∑=1)1(2.证:令∑=⋅+=nk k n X k n n Y 1)1(2,并设Var (X n ) = σ 2, 因µµµ=+⋅+=+=∑=)1(21)1(2)1(2)(1n n n n k n n Y E nk n , 且222212222)1(324)12)(1(61)1(4)1(4)Var(σσσ++=++⋅+=+=∑=n n n n n n n n k n n Y nk n , 则由切比雪夫不等式可得,对任意的ε > 0,222)1(3241)Var(1}|{|1σεεεµ++−=−≥<−≥n n n Y Y P n n , 因1)1(3241lim 22=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++−+∞→σεn n n n ,由夹逼准则可得1}|{|lim =<−+∞→εµn n Y P , 故µP n k kn X k n n Y →⋅+=∑=1)1(2. 18.设随机变量序列{X n }独立同分布,数学期望、方差均存在,且E (X n ) = 0,Var (X n ) = σ 2.试证:E (X n ) = 0,Var (X n ) = σ 2.试证:2121σP n k k X n →∑=. 注:此题与第19题应放在习题4.3中,需用到4.3节介绍的辛钦大数定律.证:因随机变量序列}{2n X 独立同分布,且222)]([)Var()(σ=+=n n n X E X X E 存在,故}{2nX 满足辛钦大数定律条件,}{2nX 服从大数定律,即2121σP n k k X n →∑=.19.设随机变量序列{X n }独立同分布,且Var (X n ) = σ 2存在,令∑==n i i X n X 11,∑=−=n i i n X X n S 122)(1.试证:22σPnS →.证:2122112122122121)2(1)(1X X n X n X X X n X X X X n X X n S n i i ni i n i i n i i i n i i n−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+−=+−=−=∑∑∑∑∑=====,设E(X n ) = µ,{X n }满足辛钦大数定律条件,{X n }服从大数定律,即µP nk k X n X →=∑=11,则根据本节第2题第(2)小问的结论知,22µPX →,因随机变量序列}{2n X 独立同分布,且2222)]([)Var()(µσ+=+=n n n X E X X E 存在,则}{2nX 满足辛钦大数定律条件,}{2nX 服从大数定律,即22121µσ+→∑=P n k k X n ,故根据本节第2题第(1)小问的结论知,22222122)(1σµµσ=−+→−=∑=P n i i nX X n S .20.将n 个编号为1至n 的球放入n 个编号为1至n 的盒子中,每个盒子只能放一个球,记⎩⎨⎧=.,0;,1反之的盒子的球放入编号为编号为i i X i 且∑==ni i n X S 1,试证明:0)(Pn n n S E S →−. 证:因n X P i 1}1{==,nX P i 11}0{−==,且i ≠ j 时,)1(1}1{−==n n X X P j i ,)1(11}0{−−==n n X X P j i , 则n X E i 1)(=,⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=n n X i 111)Var(, 且i ≠ j 时,)1(1)(−=n n X X E j i ,)1(11)1(1)()()(),Cov(22−=−−=−=n n n n n X E X E X X E X X j i j i j i , 有1)()(1==∑=ni i n X E S E ,1)1(1)1(11),Cov(2)Var()Var(211=−⋅−+−=+=∑∑≤<≤=n n n n n X X X S nj i j i ni i n , 可得0)]()([1)(=−=⎥⎦⎤⎢⎣⎡−n n n n S E S E n n S E S E ,221)Var(1)(Var n S n n S E S n n n ==⎥⎦⎤⎢⎣⎡−, 由切比雪夫不等式,可得对任意的ε > 0,2221)(Var 1)()(εεεn n S E S n S E S E n S E S P n n n n n n =⎥⎦⎤⎢⎣⎡−≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−, 则01lim )()(lim 022=≤⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−≤+∞→+∞→εεn n S E S E n S E S P n n n n n n , 故0)(Pn n nS E S →−.习题4.21. 设离散随机变量X 的分布列如下,试求X 的特征函数.1.02.03.04.03210PX解:特征函数ϕ (t ) = e it ⋅ 0 × 0.4 + e it ⋅ 1 × 0.3 + e it ⋅ 2 × 0.2 + e it ⋅ 3 × 0.1 = 0.4 + 0.3 e it + 0.2 e 2it + 0.1 e 3it .2. 设离散随机变量X 服从几何分布P {X = k } = (1 − p ) k − 1 p , k = 1, 2, … .试求X 的特征函数.并以此求E (X ) 和Var (X ). 解:特征函数ititk k ititk k itk p p p p p p t e)1(1e )]1([ee)1(e )(1111−−=−=−⋅=∑∑+∞=−+∞=−ϕ; 因22]e )1(1[e ]e )1(1[]e )1([e ]e )1(1[e )(it it it it it it it p ip p i p p p i p t −−=−−⋅−−⋅−−−⋅⋅=′ϕ,有)()0(2X iE pip ip ===′ϕ,故pX E 1)(=; 因332]e )1(1[]e )1(1[e ]e )1([]e )1(1[e 2]e )1(1[e )(it it it itit itit itp p p i p p ip p i ip t −−−+−=⋅−−⋅−−−−−⋅⋅=′′−−ϕ, 有)(2)2()0(2223X E i pp p p p =−−=−−=′′ϕ,可得222)(p p X E −=, 故222112)Var(p pp p p X −=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=. 3. 设离散随机变量X 服从巴斯卡分布rk r p p r k k X P −−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−==)1(11}{,k = r , r + 1, …试求X 的特征函数.解:特征函数∑∑+∞=−−+∞=−−+−−−=−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−⋅=r k r k it r k itr r r k r k r itkp r k k r p p p r k t )(e)1)(1()1()!1(e )1(11e )(L ϕ ∑∑+∞=−=−−−+∞=−=−−=+−−−=r k p x r k r r it rk p x r k r it ititdx x d r p x r k k r p e )1(111e )1()()!1()e ()1()1()!1()e (L itit it p x r r it p x r r r it p x k k r r r it x r r p x dx d r p x dx d r p e )1(e )1(11e )1(1111)1()!1()!1()e (11)!1()e ()!1()e (−=−=−−−=+∞=−−−−−⋅−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⋅−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⋅−=∑rit itr it r it p p p p ⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=−−=e )1(1e ]e )1(1[)e (. 4. 求下列分布函数的特征函数,并由特征函数求其数学期望和方差.(1))0(,e 2)(||1>=∫∞−−a dt a x F x t a ; (2))0(,1π)(222>+=∫∞−a dt at a x F x . 解:(1)因密度函数||11e 2)()(x a ax F x p −=′=,故⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⋅=+∞−∞−+∞+−∞−+∞+∞−−∫∫∫0)(0)(0)(0)(||1e e 2e e 2ee 2)(ait a it a dx dx a dx a t x a it x a it x a it x a it x a itx ϕ 222112at a a it a it a +=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−+=; 因222222221)(22)()(a t ta t a t a t +−=⋅+−=′ϕ,有)(0)0(1X iE ==′ϕ, 故E (X ) = 0;因32242242222222221)(26)(2)(22)(2)(a t a t a a t t a t t a a t a t +−=+⋅+⋅−+⋅−=′′ϕ, 有)(22)0(222641X E i a a a =−=−=′′ϕ,可得222)(a X E =, 故222202)Var(aa X =−=;(2)因密度函数22221π)()(ax a x F x p +⋅=′=, 则∫+∞∞−+⋅=dx a x a t itx 2221e π)(ϕ, 由第(1)小题的结论知∫∞+∞−=+=dx x p a t a t itx )(e )(12221ϕ,根据逆转公式,可得∫∫∞+∞−−∞+∞−−−+⋅===dt at a dt t a x p itx itx x a 2221||1e π21)(e π21e 2)(ϕ, 可得||||222e πe 2π21e y a y a itya a a dt a t −−−+∞∞−=⋅=+⋅∫, 故||||222e e ππ1e π)(t a t a itx a a dx ax a t −−+∞∞−=⋅=+⋅=∫ϕ; 因⎩⎨⎧>−<=′−,0,e ,0,e )(2t a t a t atat ϕ 有a a −=+′≠=−′)00()00(22ϕϕ,即)0(2ϕ′不存在, 故E (X ) 不存在,Var (X ) 也不存在.5. 设X ~ N (µ, σ 2),试用特征函数的方法求X 的3阶及4阶中心矩. 解:因X ~ N (µ, σ 2),有X 的特征函数是222e)(t t i t σµϕ−=,则)(e)(2222t i t t t i σµϕσµ−⋅=′−,)(e)(e )(222222222σσµϕσµσµ−⋅+−⋅=′′−−t t i t t i t i t ,因)()(3e)(e)(2223222222σσµσµϕσµσµ−⋅−⋅+−⋅=′′′−−t i t i t t t i t t i ,有ϕ″′(0) = e 0 ⋅ (i µ )3 + e 0 ⋅ 3i µ ⋅ (−σ 2) = − i µ 3 − 3i µσ 2 = i 3E (X 3) = − i E (X 3), 故E (X 3) = µ 3 + 3µσ 2; 又因2222222422)4()(3e)()(6e)(e)(222222σσσµσµϕσµσµσµ−⋅+−⋅−⋅+−⋅=−−−t t i t t i t t i t i t i t ,有ϕ (4)(0) = e 0 ⋅ (i µ )4 + e 0 ⋅ 6(i µ)2 ⋅ (−σ 2) + e 0 ⋅ 3σ 4 = µ 4 + 6µ 2σ 2 + 3σ 4 = i 4E (X 4) = E (X 4), 故E (X 4) = µ 4 + 6µ 2σ 2 + 3σ 4.6. 试用特征函数的方法证明二项分布的可加性:若X ~ b (n , p ),Y ~ b (m , p ),且X 与Y 独立,则X + Y ~ b (n + m , p ).证:因X ~ b (n , p ),Y ~ b (m , p ),且X 与Y 独立,有X 与Y 的特征函数分别为ϕ X (t ) = ( p e it + 1 − p ) n ,ϕ Y (t ) = ( p e it + 1 − p ) m , 则X + Y 的特征函数为ϕ X + Y (t ) = ϕ X (t ) ⋅ϕ Y (t ) = ( p e it + 1 − p ) n + m ,这是二项分布b (n + m , p )的特征函数, 故根据特征函数的唯一性定理知X + Y ~ b (n + m , p ).7. 试用特征函数的方法证明泊松分布的可加性:若X ~ P (λ1),Y ~ P (λ2),且X 与Y 独立,则X + Y ~ P (λ1 + λ2).证:因X ~ P (λ1),Y ~ P (λ2),且X 与Y 独立,有X 与Y 的特征函数分别为)1(e1e )(−=itt X λϕ,)1(e2e )(−=itt Y λϕ,则X + Y 的特征函数为)1)(e(21e )()()(−++==itt t t Y X Y X λλϕϕϕ,这是泊松分布P (λ1 + λ2)的特征函数,故根据特征函数的唯一性定理知X + Y ~ P (λ1 + λ2).8. 试用特征函数的方法证明伽马分布的可加性:若X ~ Ga (α1, λ),Y ~ Ga (α2, λ),且X 与Y 独立,则X + Y ~ Ga (α1 + α2 , λ).证:因X ~ Ga (α1, λ),Y ~ Ga (α2, λ),且X 与Y 独立,有X 与Y 的特征函数分别为11)(αλϕ−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=it t X ,21)(αλϕ−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=it t Y ,则X + Y 的特征函数为)(211)()()(ααλϕϕϕ+−+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−==it t t t Y X Y X ,这是伽马分布Ga (α1 + α2 , λ)的特征函数,故根据特征函数的唯一性定理知X + Y ~ Ga (α1 + α2 , λ).9. 试用特征函数的方法证明χ 2分布的可加性:若X ~ χ 2 (n ),Y ~ χ 2 (m ),且X 与Y 独立,则X + Y ~ χ 2 (n + m ).证:因X ~ χ 2 (n ),Y ~ χ 2 (m ),且X 与Y 独立,有X 与Y 的特征函数分别为2)21()(n X it t −−=ϕ,2)21()(m Y it t −−=ϕ,则X + Y 的特征函数为2)21()()()(m n Y X Y X it t t t +−+−==ϕϕϕ,这是χ 2分布χ 2 (n + m )的特征函数,故根据特征函数的唯一性定理知X + Y ~ χ 2 (n + m ).10.设X i 独立同分布,且X i ~ Exp(λ),i = 1, 2, …, n .试用特征函数的方法证明:),(~1λn Ga X Y ni i n ∑==.证:因X i ~ Exp (λ),i = 1, 2, …, n ,且X i 相互独立,有X i 的特征函数为11)(−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=−=λλλϕit it t i X ,则∑==ni i n X Y 1的特征函数为nni X Y it t t i n −=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−==∏λϕϕ1)()(1,这是伽马分布Ga (n , λ)的特征函数,故根据特征函数的唯一性定理知Y n ~ Ga (n , λ).11.设连续随机变量X 的密度函数如下:+∞<<∞−−+⋅=x x x p ,)(π1)(22µλλ, 其中参数λ > 0, −∞ < µ < +∞,常记为X ~ Ch (λ, µ ).(1)试证X 的特征函数为exp{i µ t − λ | t |},且利用此结果证明柯西分布的可加性; (2)当µ = 0, λ = 1时,记Y = X ,试证ϕ X + Y (t ) = ϕ X (t ) ⋅ϕ Y (t ),但是X 与Y 不独立;(3)若X 1, X 2, …, X n 相互独立,且服从同一柯西分布,试证:)(121n X X X n+++L 与X 1同分布. 证:(1)根据第4题第(2)小题的结论知:若X *的密度函数为22π1)(*xx p +⋅=λλ,即X * ~ Ch (λ, 0), 则X *的特征函数为ϕ * (t ) = e −λ | t |,且X = X * + µ 的密度函数为22)(π1)(µλλ−+⋅=x x p , 故X 的特征函数为ϕ X (t ) = e i µ t ϕ * (t ) = e i µ t ⋅ e −λ | t | = e i µ t −λ | t |; 若X 1 ~ Ch (λ1, µ1),X 2 ~ Ch (λ2, µ2),且相互独立,有X 1与X 2的特征函数分别为||111e )(t t i X t λµϕ−=,||222e )(t t i X t λµϕ−=, 则X 1 + X 2的特征函数为||)()(21212121e )()()(t t i X X X X t t t λλµµϕϕϕ+−++==,这是柯西分布Ch (λ1 + λ2, µ1 + µ2)的特征函数,故根据特征函数的唯一性定理知X 1 + X 2 ~ Ch (λ1 + λ2, µ1 + µ2); (2)当µ = 0, λ = 1时,X ~ Ch (1, 0),有X 的特征函数为ϕ X (t ) = e −| t |,又因Y = X ,有Y 的特征函数为ϕ Y (t ) = e −| t |,且X + Y = 2X ,故X + Y 的特征函数为ϕ X + Y (t ) = ϕ 2X (t ) = ϕ X (2t ) = e −| 2t | = e −| t | ⋅ e −| t | =ϕ X (t ) ⋅ϕ Y (t ); 但Y = X ,显然有X 与Y 不独立;(3)因X i ~ Ch (λ, µ ),i = 1, 2, …, n ,且X i 相互独立,有X i 的特征函数为||e )(t t i X t i λµϕ−=, 则)(121n n X X X nY +++=L 的特征函数为 )(e e )()(1||111t n t t t X t t i n t n ti n ni X ni X nY i in ϕϕϕϕλµλµ===⎟⎠⎞⎜⎝⎛==−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⋅−⋅==∏∏,故根据特征函数的唯一性定理知)(121n X X X n+++L 与X 1同分布. 12.设连续随机变量X 的密度函数为p (x ),试证:p (x ) 关于原点对称的充要条件是它的特征函数是实的偶函数.证:方法一:根据随机变量X 与−X 的关系充分性:设X 的特征函数ϕ X (t )是实的偶函数,有ϕ X (t ) = ϕ X (−t ),则−X 的特征函数ϕ −X (t ) = ϕ X (−t ) = ϕ X (t ),根据特征函数的唯一性定理知−X 与X 同分布,因X 的密度函数为p (x ),有−X 的密度函数为p (−x ),故由−X 与X 同分布可知p (−x ) = p (x ),即p (x ) 关于原点对称; 必要性:设X 的密度函数p (x ) 关于原点对称,有p (−x ) = p (x ), 因−X 的密度函数为p (−x ),即−X 与X 同分布,则−X 的特征函数ϕ −X (t ) = ϕ X (−t ) = ϕ X (t ),且)(][e ][e ][e )()()(t E E E t t X itX itX X it X X ϕϕϕ=====−−−, 故X 的特征函数ϕ X (t )是实的偶函数. 方法二:根据密度函数与特征函数的关系充分性:设连续随机变量X 的特征函数ϕ X (t )是实的偶函数,有ϕ X (t ) = ϕ X (−t ),因∫+∞∞−−=dt t x p itx )(e π21)(ϕ,有∫∫+∞∞−+∞∞−−−==−dt t dt t x p itxx it )(e π21)(e π21)()(ϕϕ, 令t = −u ,有dt = −du ,且当t → −∞时,u → +∞;当t → +∞时,u → −∞,则)()(e π21)(e π21))((e π21)()(x p du u du u du u x p iuxiux x u i ==−=−−=−∫∫∫+∞∞−−+∞∞−−−∞∞+−ϕϕϕ, 故p (x ) 关于原点对称;必要性:设X 的密度函数p (x ) 关于原点对称,有p (−x ) = p (x ),因∫+∞∞−−==dx x p E t itxitX)(e )(e)(ϕ,有∫∫+∞∞−−+∞∞−−==−dx x p dx x p t itx xt i )(e )(e)()(ϕ,令x = −y ,有dx = −dy ,且当x → −∞时,y → +∞;当x → +∞时,y → −∞, 则)()(e )(e ))((e )()(t dy y p dy y p dy y p t X ity ity y it X ϕϕ==−=−−=−∫∫∫+∞∞−+∞∞−−∞∞+−−,且)(][e ][e ][e )()()(t E E E t t X itX itX X t i X X ϕϕϕ====−=−−, 故X 的特征函数ϕ X (t )是实的偶函数.13.设X 1, X 2, …, X n 独立同分布,且都服从N(µ , σ 2)分布,试求∑==ni i X n X 11的分布.证:因X i ~ N (µ , σ 2),i = 1, 2, …, n ,且X i 相互独立,有X i 的特征函数为222e)(t t i X t i σµϕ−=,则∑==n i i X n X 11的特征函数为nt t i n t n t i n ni X n i X n X n t t t i i 2211112222ee)()(σµσµϕϕϕ−⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⋅====⎟⎠⎞⎜⎝⎛==∏∏,这是正态分布⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛n N 2,σµ的特征函数,故根据特征函数的唯一性定理知⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=∑=n N X n X ni i 21,~1σµ. 14.利用特征函数方法证明如下的泊松定理:设有一列二项分布{b (k , n , p n )},若λ=→∞n n np lim ,则L ,2,1,0,e !),,(lim ==−∞→k k p n k b kn n λλ.证:二项分布b (n , p n )的特征函数为ϕ n (t ) = ( p n e it + 1 − p n ) n = [1 + p n (e it − 1)] n ,且n → ∞时,p n → 0,因)1(e)1(e )1(e 1e )]1(e 1[lim )]1(e 1[lim )(lim −−⋅−→→∞→∞=−+=−+=itit n it n n np p itn p n it n n n n p p t λϕ,。
《矩阵分析》(第3版)史荣昌,魏丰.第四章课后习题答案
第四章 矩阵分析4-1.(1)对矩阵A 只做初等行变换得到行简化阶梯形矩阵82100-55212311125141010551312114001-5582100-5521211251,0105513114001-55A B C A BC ⎡⎤⎢⎥-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-→⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦=取于是即为其满秩分解表达式(2)对矩阵A 只做初等行变换得到行简化阶梯形矩阵1101010-10-1011110111123131000001110-10-101,0111123A B C A BC ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=→⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦=取于是即为其满秩分解表达式(3)对矩阵A 只做初等行变换得到行简化阶梯形矩阵12101212101212213300112124314500000048628100000001112121012,2300112146A B C A BC ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=→⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎢⎥⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦=取于是即为其满秩分解表达式(4)对矩阵A 只做初等行变换得到行简化阶梯形矩阵120111012011036142360011-1024022270000016121757300000010101201103136,0011-1020270000016173A B C A BC ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=→⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=取于是即为其满秩分解表达式4-2.解:首先注意到A 的秩为1,同时计算出HAA 的特征值12=6=0λλ,,所以A 的奇异值1=6.σ然后分别计算出属于12λλ,的标准正交特征向量.]] []121211112121,1-1,1,.3111111=[,]T TH HU UV A UVV V VAηηηηη-====⎡⎤⎢⎥=∆==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎤⎥==⎢⎥⎥⎣⎦,记,现在计算取于是r000003333HrA U V⎤⎥⎤=⎥⎥⎢⎣⎦⎥⎦⎥⎢⎥⎣⎦=∆=⎦⎥⎦或者4-3.解:(1)容易验证H H H HAA A A BB B B==,所以A,B是正规矩阵.(2)下面求A的谱分解:[][]21231123232323111(+1)(-2)=2==-1.=2=.==-1=10-1=1-0.=0=.TTTTTH E A A G λλλλλλλξλλααααξξξξ-===故的特征值为:,对于特征值,其对应的特征向量对于特征值,其对应的特征向量,,,,1,将,正交化和单位化得,,于是2223311133311133311133300111110636221210003331110226H H G ξξξξ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢=+=+⎢⎥⎢⎢⎥⎢⎢⎢⎥⎢⎣⎢⎥⎣⎦-⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=+--⎢⎥⎢⎥-⎢⎥-⎣⎦122113331213331111236333=2A G G ⎡⎤⎡⎤--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦-因此即为其谱分解.矩阵B 的谱分解参照矩阵A 的谱分解方法. 4-4. 解:已知矩阵024102211042A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦[][][]21231212331231231(+1)(+2),==-1=-2==-1=-2,1,0,4,0,1=-2=4,2,1.244[,,]102011T TTE A A A P P AP λλλλλλλλααλααααααα--==---⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦-=求得所以其对应的特征值为:,对应于特征值,其对应的特征向量对应于特征值,其对应的特征向量为:,,线性无关,所以矩阵可对角化,所以矩阵是单纯矩阵于是而且有:11231112223311161212100211010,()366002221333122112111=--=-=6331263126322433312263311212632T TTTT TT P G G βββαβαβαβ-⎡⎤-⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥-=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥-⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤-⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+=--⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎣⎦==取:,,,,,,,,令122433312263311212632A G G A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦=-+故即为矩阵的谱分解表达式.4-5.解:[][][]12312i 20000-i 0000500000,=5==0000=51,0,02001,0,0,=1,0,0-i 00100H H H H TT T H HHA A AA AA AA U V A U A V λλλδληηη-⎡⎤⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥⎡⎤⎢⎥==∆⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢=∆=⎢⎢⎣⎦,求出的特征值为,所以的奇异值为:求出对应于的特征根:==H⎡⎤⎥⎥⎥⎥⎢⎥⎣⎦4-6.解:()()()1231212112204002000i ,0100-i 000000(-1)(-4)=4,=1,=02=2,=1,14=1,0,04=0,1,010,0100H H H H T H TH A A AA E AA AA AA AA U λλλλλλλααμμμμ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦-=⇒⎡⎤∆=⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥==⎢⎢⎣⎦,所以的奇异值为:特征值为的单位特征向量为:特征值为的单位特征向量为:于是1111100-i 102100110-i 00H H H HV A U A U V -⎥⎥⎡⎤=∆=⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥=∆=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎣⎦因此所以4-7.解:(1) 首先求出矩阵A 的特征多项式212322082(+2)(-6)06=-2==6A (6E-A)=14204206E-A=8400000000E A aa a λλλλλλλλλ---=--=---⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥--→-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦所以其特征值为:,由于是单纯矩阵,从而r 有此可知:a=0;(2) 由上知a=0;()21231212331112223220=820-(+2)(-6)006==6;=-2,==6=0 =001=-2=0125524551TT T H H A E A A G G λλλλλλλλααλαααααα⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⇒⎫⎪⎭⎫⎪⎭⎛⎫ ⎪ ⎪⎪=+== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭所以,求出对应于的单位正交特征向量为:,,,求出对应于的单位特征向量为:因此,的投影矩阵,31212552455062H A G G α⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭=-4-8.解: (1)3i -13i -1-i 0i -i 0i -1-i 0-1-i 0,.HH H A A AA A A A ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=,所以是正规矩阵 (2)()()())()()()212311223312312314122 1.2==-1=0,-i,1,,=0.8801,0.3251i,0.3251,=0.4597,0.6280i 0.6280,=TTTTTE A λλλλλλλλαλαλααααηηη-=+-+=+==-===求出与求出与求出与对应的特征向量为:将单位化得到单位特征向量为:,111222333112233,,=TH H HG G G A G G G ηηηηηηλλλ⎛ ⎝⎭===++所以4-9.解:对矩阵A 只作初等行变换100071415610290102000147712401525001772655700000310007141102901020077,1245250017726500000.A ABC BC A -⎡⎤⎢⎥-⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=→→⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦-⎡⎤⎢⎥-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦= 的秩为,且前三个列向量线性无关,故容易验证:4-10.解: 对矩阵A 只作初等行变换110130-331321421=261070013339311100000211012130-3321,210013333.2113210-361,93A A B C BC A A B C ⎡⎤⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥→→⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦=⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 的秩为,且第一,第三个列向量线性无关,故容易验证:的秩为,且第二,第三个列向量线性无关,故10992100133.BC A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦=容易验证:4-11.解:()()1231231231231===0=00=0004400TTTH A Schmidt U R U A R ααααααυυυυυυ-⎛ ⎝⎛⎝⎛⎝⎡⎢⎢⎢==⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎣⎦将,,的列向量,,用方法标准正交化得,命,,,则111335---1444420111==-=--2222-1131=.H x R U b Ax b -⎥⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦不难验证4-12.解:5000000005,0,0A H H AA AA ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦因为的特征值为,故4-13.解:2123111111202000202(-4),=4==0A=2=2.=4==,10111012HH HT T HHHAAE AA AAAA UV A Uλλλλλλαλ-⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦-=∆=⎡⎤=∆=∙=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥所以的特征值,,的奇异值为,的特征值的单位特征向量u u因此:不难验1122124.3.443301001HHHHH HA U VAAUA AU A A VU=∆=⎢⎥⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎢⎢=⎢⎥⎢⎥⎣⎦=证这是定理表达形式.下面介绍定理..表述形式.又的零特征值所对应的次酉矩阵的零特征值所对应的次酉矩阵V于是AA的酉矩阵与的酉矩阵分别为V⎤⎥⎥=⎢⎥⎥⎢⎥⎥⎥⎦⎥⎦,且2000000HD A UDV ⎡⎤∆⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦=不难验证4-14. 解:()()()12312111121111400010(1)(4),000=4=1=02=2=1=14=1001=01010==010010010=U V 010H HH H H H H H AA E AA AA A AA u AA u U u u V A U i A λλλλλλλαα-⎡⎤⎢⎥=-=--⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤∆⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤=∆=⎢⎥⎣⎦∆=,的特征值,,所以的奇异值,,的特征值为的单位特征向量的特征值为的单位特征向量于是因此所以3222121010043300=0=110010(,)=010,V=V 0001100201001001000100HH Hi AA u U U U U i A UDV i ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦若要写成定理..形式还得计算U,V.特征值为的单位特征向量故所以4-15.解:242-24-2422-4-2-2-2252-2-5H i i A i i i i A i i i i -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦由于所以A 是反Hermite 矩阵.2123121233111222-424+22==(+6i)(-3i)-22A ==-6i =3i.==-6i =0==3i 221=i -33354i2i -999-TTT H H iE A i i iA G λλλλλλλλλλλααλααααα+-=⎛ ⎝⎛⎫ ⎪⎝⎭=+= 的特征值,属于特征值的正交单位特征向量,属于特征值的正交单位特征向量,,因此的正交投影矩阵为233124i529992i 2899944i 2i 9994i 429992i 219996i 3i H G A A G G αα⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤-⎢⎥⎢⎥⎢⎥==-⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎣⎦=-所以的谱分解式为:+4-16..解:130i 2202031-i 022HA A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦由于所以A 是Hermite 矩阵.()21231212331112213--i 220-20==(-2)(+1)31-i 0-22A ==2=-1.==2=010=0=-1=01i 022010i 1-022TTTH H E A A G G λλλλλλλλλλλααλααααα-=⎡⎤⎢⎥⎢⎥=+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 的特征值,属于特征值的正交单位特征向量,,,属于特征值的正交单位特征向量因此的正交投影矩阵为233121i 0-22010i 10222-H A A G G αα⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦=所以的谱分解式为:4-17. . .解:先求A 的特征值和特征向量,由21234-603+50=(-1)(+2)36-1==1=-2.E A A λλλλλλλλλ--=故的特征值为:,()()()()1231212331123=1-3-60360=0360=2-1,0=0,0,1=-2-3-60360=0360=-11,1201111,,101()=122011010TTT Tx x x x x x P P λααλαααα-⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦--⎡⎤⎡⎢⎥==--⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣当时,由方程组求得特征向量为:,,当时,由方程组求得特征向量为:,所以,()()()1231112223312=1,1,0,=-1,-2,1,=1,2,022*******,1201211202TTTT TT G G A A G G βββαβαβαβ⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎦--⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=+=--==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦=-因此于是所求投影矩阵为的谱分解表达式为4-18.解: 因为()()1122r r 1122r 20112012012r 11122r r 1122r r 220111011201=+++=++++=++++=(G +G ++G )+()++()=(++++)G +(++++)G ++(+k k k k r s s ss s s s s s A G G G A G G G f a a a a f A a E a A a A a A a a G G G a G G G a a a a a a a a a a λλλλλλλλλλλλλλλλλλλλλλλ=+++++++++ 若则()()()211122+++)=G +G ++s s r ra a f f f G λλλλλ 4-19.解:方法一:A 是单纯矩阵()()()()()31234123123441234-1-11-11-1=(-1)(+3)-11-11-1-1===1=-3.===1=1100=101,0=-100,1=-3=1-1-1,111-11100-1,,,=010-10011T T TTE A A P λλλλλλλλλλλλλλαααλααααα-=⎡⎤⎢⎢=⎢⎢⎣故的特征值为:,属于特征值的正交单位特征向量,,,,,,,,,属于特征值的正交单位特征向量,,所以1123411122331111-44443111--4444,()=1311--44441131444413111131=-=-4444444411131111=-=--44444444314+T TTT TT TT P A G ββββαβαβαβ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎥⎢⎥⎥⎢⎥⎥⎢⎥⎥⎢⎥⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=+=因此,,,,,,,,,,,,,,因此的正交投影矩阵为11444131144441131444411134444⎡⎤-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎣⎦244121111-4444111144441111--444411114444-3H G A A G G αβ⎡⎤-⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎢⎥⎣⎦=所以的谱分解式为:方法二:A 是正规矩阵.由方法一中已知A 的特征值1234===1=-3λλλλ,,把1234αααα,,,Schmidt 方法标准正交化得123441112233244=00=0=1111=--22223111444413114444+113144441113444411-44T T TTT T TH G G υυυαυυυυυυυυυ⎫⎫⎛⎪⎪ ⎭⎝⎭⎛⎫⎪⎝⎭⎡⎤-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥=+=⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎣⎦-==,,,把单位化得 ,,,正交投影矩阵121144111144441111--444411114444-3A A G G ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎢⎥⎣⎦=所以的谱分解式为:。
第四章第二周第二次教案
昆明卫生职业学院Kunming Health Professional College 理论教案本系部:公共基础部教研室:计算机教研室课程:计算机应用基础教师:2015年3月教务处制授课时间第二周星期授课班级14级五年制章节名称第四章 Excel2010 电子表格4.7 公式的应用授课学时2学时授课层次14级五年制各班级教学目的要求学会公式(相对地址的引用、绝对地址的引用,混合地址的引用、不同单元格位置引用)教学重点学会公式(相对地址的引用、绝对地址的引用,混合地址的引用、不同单元格位置引用)教学难点学会公式(相对地址的引用、绝对地址的引用,混合地址的引用、不同单元格位置引用)教材《计算机应用基础》深入浅出地讲解了计算机的基本知识、office办公软件的基本操作与使用。
本书自始至终使用了理论与实例相结合,遵从学习的认识发展规律,将各知识点的重要性展现在学生面前。
但本书对于我们的学生来说难度稍微有些大,所以要从基础的讲起才有利于学生学习授课对象分析开设该课程的班级为14级五年制班,这些学生对计算机基础这门课的知识在以前的学习中接触过,但基础不算扎实;学生的学习态度不算太端正,学习积极性不高,有一种“失落感”、“自卑感”,所以我们要本着理解、友善、尊重的态度与学生交往,耐心的去引导他们。
教学方法讲授法、演练法、举例法教学过程与内容导入:做一个有数字的表格请学生操作?从而引入新内容。
上节课我们学习公式的应用及公式中的相对地址引用,接下来我们要学习绝对地址的引用。
授课方法及时间分配3分钟4.7.4 绝对地址的引用绝对地址的引用是指该地址不随复制或填充的目的单元格的变化而变化。
绝对地址的表示方法是在行号和列标之前加上一个“$”符号,例如$H$4。
在拖动填充柄填充公式的过程中,“$”后面的表示位置参数的字符或数字保持不变,与公式所在的单元格位置无关。
无论此公式被复制到何处,绝对引用不发生改变,15分钟(5分钟讲解什么叫做绝对地所代表的单元格或区域位置不变。
第四章word教案(本科)
南昌大学抚州医学分院教案课程名称大学计算机基础部(系)公共教学部教研室计算机教师姓名王丽彬职称讲师授课时间2014年10月27日至2014年11月15日南昌大学抚州医学分院说明一、教案基本内容1、首页:包括教师姓名、课程名称、学时、授课题目、授课时间、教学主要内容、目的与要求、重点与难点、媒体与教具。
2、续页:包括教学内容与方法以及时间安排,即教学详细内容、讲述方法和策略、教学过程、图表、媒体和教具的运用、主要专业外语词汇、各讲述部分的具体时间安排等。
3、尾页:包括课堂设问、复习思考题与作业题、教学实施情况及分析。
二、教案书写要求1、以教学大纲和教材为依据,以一个教学单元为基本单位填写。
2、明确教学目的与要求。
3、突出重点,明确难点。
4、图表规范、简洁。
5、书写工整,层次清楚,项目齐全,详略得当。
三、教材及主要参考书(请写出)四、教研室(科室)主任意见南昌大学抚州医学分院教案一(续页)南昌大学抚州医学分院教案二(续页)(尾页)南昌大学抚州医学分院教案三(首页)南昌大学抚州医学分院教案(续页)南昌大学抚州医学分院教案(尾页)南昌大学抚州医学分院教案四(首页)南昌大学抚州医学分院教案(续页)南昌大学抚州医学分院教案(尾页)南昌大学抚州医学分院教案五南昌大学抚州医学分院教案南昌大学抚州医学分院教案南昌大学抚州医学分院教案六(首页)南昌大学抚州医学分院教案(续页)南昌大学抚州医学分院教案(尾页)。
离散数学第五版第四章(耿素云、屈婉玲、张立昂编著)
4.1迪卡尔乘积与二元关系
5) 迪卡尔乘积运算对并和交运算满足分配律,即: (3)A×(BC)= (A×B)(A×C) 证明: 对于任意的<x,y> <x,y>A×(BC) xA yBC xA (yB y C) (xAyB) (xAyC) <x,y>A×B <x,y>A×C <x,y>(A×B)(A×C)
A1×A2×……×An ={<x1,x2,……,xn>|x1A1 x2A2 …… xnAn}
4.1迪卡尔乘积与二元关系
例2:设A={1,2},求P(A)×A 解:P(A)={,{1},{2},{1,2}} P(A)×A={<,1>,<,2>, <{1},1>,<{1},2>, <{2},1>,<{2},2>, <{1,2},1>,<{1,2},2>}
4.1迪卡尔乘积与二元关系
(2)(AB)×(CD)=(A×C)(B×D) 证明:设A=、B={1}、C={2}、D={3} (AB)×(CD)={<1,2>、<1,3>} (A×C)(B×D)={<2,1>、<2,3>} 所以:等式不成立
(3)(A-B)×(C-D)=(A×C)-(B×D) 证明:设A={1}、B={1}、C={2}、D={3} (A-B)×(C-D)= (A×C)-(B×D)={<1,2>}
4.1迪卡尔乘积与二元关系
三、二元关系 2. 集合上元素的关系(定义4.6)
设A,B为集合,A×B的任何子集所定义的二元关系叫做 从A到B的二元关系,特别当A=B是则叫做A上的二元关系。 例:A={0,1}、B={1,2,3},
《误差理论与数据处理(第7版)》费业泰习题答案
《误差理论与数据处理》(第七版)习题及参考答案第一章 绪论1-5 测得某三角块的三个角度之和为180o00’02”,试求测量的绝对误差和相对误差 解:绝对误差等于: 相对误差等于:1-8在测量某一长度时,读数值为2.31m ,其最大绝对误差为20m μ,试求其最大相对误差。
%108.66 %1002.311020 100%maxmax 4-6-⨯=⨯⨯=⨯=测得值绝对误差相对误差1-10检定2.5级(即引用误差为2.5%)的全量程为100V 的电压表,发现50V 刻度点的示值误差2V 为最大误差,问该电压表是否合格?%5.22%100%1002100%<=⨯=⨯=测量范围上限某量程最大示值误差最大引用误差该电压表合格1-12用两种方法分别测量L1=50mm ,L2=80mm 。
测得值各为50.004mm ,80.006mm 。
试评定两种方法测量精度的高低。
相对误差L 1:50mm 0.008%100%5050004.501=⨯-=IL 2:80mm 0.0075%100%8080006.802=⨯-=I 21I I > 所以L 2=80mm 方法测量精度高。
1-13 多级弹导火箭的射程为10000km 时,其射击偏离预定点不超过0.lkm ,优秀射手能在距离50m 远处准确地射中直径为2cm 的靶心,试评述哪一个射21802000180''=-'''o o %000031.010*********.00648002066018021802≈=''''''⨯⨯''=''=o击精度高? 解:射手的相对误差为:多级火箭的射击精度高。
1-14若用两种测量方法测量某零件的长度L1=110mm ,其测量误差分别为m μ11±和m μ9±;而用第三种测量方法测量另一零件的长度L2=150mm 。
第4章[共34页]
第4章项目整体管理学习目标※熟悉项目整体管理的概念㊂※重点掌握项目整体管理计划的制订方法㊂※对项目整体管理计划的执行中常见问题及解决措施有所了解㊂※学会项目整体变更控制的过程和方法㊂4.1项目整体管理概述4郾1郾1项目整体管理的定义项目整体管理是指在项目的全生命周期内,运用系统论方法对项目计划进行整合和控制,对项目单项目标(进度㊁资金以及质量等)进行有机协调的过程㊂项目整体管理是从全局出发,通过对内部和外部资源的充分考虑,在多个项目目标和方案中进行选择,以满足项目业主和利益相关者的期望和需求㊂项目整体管理对于项目的成功起着至关重要的作用,它确保了项目所有的组成要素在正确的时间整合在一起,以保证项目的成功㊂对于一个项目来说,项目的整体管理对项目全过程管理有以下重要作用㊂项目管理学(第2版)4.1.1.1合理地配置有限的资源项目是由共同发挥作用的各个部分(各子项目)组成的,项目整体管理可以调集和调整资源组合,如人㊁资金㊁物资㊁设备㊁服务㊁技术等,充分考虑各种资源的相互作用和依存性,并且将其适当地配置到若干个有联系的子项目上,避免由于某一个成分的短缺和削弱而影响项目的整体效果㊂4.1.1.2清晰地界定项目范围项目整体管理可以清晰地界定项目范围,划分和实施为达成项目目标所要求完成的全部工作㊂只有从整体的角度出发,才能有效地利用工作分解结构将项目范围分解成一个完整的㊁反映项目内在功能特征的㊁界面清晰㊁层次分明㊁便于管理的工作结构,确保项目的成功㊂4.1.1.3减少项目实施过程中的矛盾与冲突项目全过程有较多的外部企业㊁相关组织的参与,由此产生了各种利益相关者(项目干系人)㊂因为项目干系人各自的需求可能有所不同,难免会发生各式各样的利益冲突;又由于项目的质量㊁进度㊁费用等目标不同,这些目标之间也都相互制约,出现矛盾在所难免㊂此时,项目整体管理能够充分发挥作用,通过协调㊁均衡这些矛盾冲突,使项目团队成员密切配合,工期㊁质量及费用管理等都为项目的整体目标服务,从而最终成功地完成项目㊂我们可以通过图4⁃1看到项目整体管理在项目整个生命周期内的作用㊂图4⁃1 项目整体管理项目整体管理在项目整个生命周期中,结合范围管理㊁进度质量成本管理㊁采购管理㊁风险管理㊁沟通管理和人力资源管理工作,共同推进,实现预定的项目目标㊂4郾1郾2项目整体管理的主要内容和过程项目整体管理的主要内容包括以下几个方面㊂第4章项目整体管理4.1.2.1整合项目目标和计划要实现项目的成功完成,分析和界定项目目标是重要的一环㊂因此,项目整体管理首先就要分析㊁整理和综合项目的全部要求和任务,在确定项目的目标是可行的前提下,然后整合项目的各单项计划,形成相互协调的项目整体计划,作为项目管理的基本依据;同时,根据整理后的项目计划建立项目的组织机构和管理机制,为项目整体管理奠定坚实的基础㊂4.1.2.2协调项目内部及外部环境因素的关系在项目的实施过程中,项目的内部及外部环境对于项目起着至关重要的作用㊂项目的内部环境因素包括项目的上级组织(集团公司㊁跨国公司㊁股份公司等)的组织结构和管理制度㊁项目法人的资本构成㊁项目法人内部管理制度㊁公司文化与团队文化㊂项目的外部环境因素包括国际和国内的政治㊁法律㊁经济㊁科技㊁社会㊁文化㊁环境㊁政府的政策㊁行业管理法规等对项目产生直接㊁间接影响的因素㊂项目的内部及外部环境的多数因素是项目管理者不可控的,只能去适应㊂常常出现项目的目标或阶段性目标与外部环境发生冲突与矛盾,需要项目管理者积极去调整;有时,外部环境发生变化,项目的执行者只能去适应㊂但是,这些调整都是从项目整体性出发,充分考虑项目总体目标的大局,权衡利弊,寻求项目目标与社会环境的和谐统一㊂4.1.2.3在项目整个生命周期内实施项目管理项目的全生命周期是指包括整个项目的策划㊁建设㊁使用以及最终清理(报废)的全过程㊂美国项目管理学会的项目管理知识体系(PMBOK)对项目生命周期的定义为: 总体上连续的各个项目阶段的全体,项目阶段的数量和名称由参加项目的机构的控制需要所决定㊂”一般来说,项目的生命周期可以划分为项目的开发阶段㊁实施阶段和使用阶段(设施管理)三个阶段㊂项目整体管理要求在项目整个生命周期内实施项目管理㊂具体而言,首先,要对项目的各种内部及外部因素予以识别,确定项目的整体目标㊁计划㊂其次,在项目进行的过程中,要对项目的进度情况进行全程关注,对于项目的范围变更所引起的资源㊁资金的消耗情况都要进行了解,分析它对项目全局的影响;还要不断跟踪每一子项目计划执行中的偏差及其产生的后果,判断这些偏差和后果会对项目后阶段的实施提出什么样的变更要求㊂在每个阶段结束的时候,要对该阶段工作进行总结和分析,为下阶段工作做好准备㊂项目整体管理在实现以上要求的工作中,以下三项内容是最重要的㊂(1)项目整体计划编制㊂这个过程主要是收集其他计划过程的结果,并将其汇总为一个连贯㊁统一的文档㊂(2)项目整体计划实施㊂这个过程主要是通过执行项目计划所规定的活动,实现项目整体计划㊂(3)项目整体变更控制㊂变更控制主要是协调项目在生命周期内的所有变更,它包括识别㊁评价㊁调整和管理整个项目的变更㊂项目整体管理是在项目的整体组织环境中进行的,而不只是按照某一个具体项目子目标进行㊂整体管理工作必须要与项目组织的日常持续运作相结合,项目经理必须总是将他们对项目的考虑置于组织需求变动的环境之下,并对上级的要求做出反应㊂整体管理不是集成管理,它项目管理学(第2版)是项目协调管理的体现㊂整体管理应该是通过良好的沟通和协调管理,将参与项目的各方组织或所有参与人的工作有效地整合在一起㊂4.1.3项目整体管理的特征相对于项目的单项管理,项目整体管理要对项目整体进行计划与控制,要系统考虑项目的时间㊁费用和质量等问题,因此项目整体管理具有系统性㊁综合性和全局性的特征㊂4.1.3.1系统性由于项目本身的系统特征,项目整体管理就需要有一个系统的思想来对项目进行全过程统筹管理㊂项目整体管理要全面控制和协调项目内部管理与外部管理,在项目的实施过程中,项目管理团队不仅要对项目内部因素进行管理与控制,而且还要对许多项目外部的影响和因素进行主动的管理㊂例如,在项目的建设过程中,项目干系人由于各种原因要求对项目目标或者范围进行修改;项目所在地政府对有关政策进行了调整,要求对项目目标进行修改;项目的外部经济或政治环境也会发生变化㊂这些来自外部的项目影响因素和变动的要求,必须与项目组织对项目的内部管理整合在一起㊂项目整体管理正是适应于这种情况,对项目做出相应的调整,将项目的内部因素与外部因素结合起来进行项目管理工作㊂4.1.3.2综合性项目整体管理的最大特性是它的综合性,即综合管理项目各个方面和各个要素㊂在项目管理中有许多方面的单项管理工作,这些单项管理工作主要是针对项目某个特定的单项目标而进行的管理㊂例如,项目进度管理是针对项目工期的管理与控制,而项目资金管理是针对项目预算的管理与控制等㊂但是项目的这些单项目标在实现过程中常常是不可能同时满足的,要实现某一单项目标就要牺牲其他目标或者降低其他目标的要求,由于这一原因,就需要一种统筹管理工作来协调和权衡这些不同单项管理的目标㊁工作和过程,而项目整体管理正是为解决这种问题而进行的一项综合性的项目管理工作㊂4.1.3.3全局性项目整体管理的最后一个特征是它的全局性㊂全局性是指为了实现项目整体目标,全盘考虑和协调控制项目各个方面和各项局部工作变动,消除单项目标管理中的局限性㊂为了达到项目目标,可以牺牲或者降低项目某些单项目标,以达到统一项目管理,实现整体项目产出最大化㊂在项目管理中进度㊁资金和质量等方面的管理,分别由不同的部门或不同的管理人员进行,这些工作及其管理都是为完成其部门任务,实现项目的具体单项目标而进行的㊂这样就不可避免地会出现部门之间由于实现各自任务而导致的矛盾,项目整体管理就要根据项目的具体情况,结合实际要求,从全局出发,调整项目单项目标管理之间的关系,实现项目的最大经济利益㊂4.2项目整体计划编制4.2.1项目整体计划概述计划是项目整体管理的基本组成部分,缺乏有效的整体计划,项目的实施就不能得到保。
第四章 第一节 (5)
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第4章习题答案
第4章形状与位置公差习题答案一、1._A B_。
2._A C D 。
3._A B_。
4._B D 。
5._B D 。
6._C D E 。
7._A C E 。
8. B C E 。
9. B D 。
10._A D E 。
11._A D 。
二、1.公差带的形状相同(为半径差等于公差值t的两同轴圆柱面所限定的区域),圆柱度不涉及基准,其方向和位置可随实际要素不同而浮动,只能控制被测要素形状误差的大小,跳动公差涉及基准,跳动公差带的位置是固定的。
2.距离等于公差值t的两平行平面。
直径等于公差值φt的圆柱面所限定的。
3.半径差等于公差值t的两同心圆所限定的区域,半径差等于公差值t的两同轴圆柱面所限定的区域。
4.距离等于公差值t,对称于基准中心平面(或基准轴线)的两平行平面所限定的区域。
5.直径等于公差值φt 、轴线垂直于基准平面的圆柱面所限定的区域。
6.径向圆跳动误差,径向圆跳动误差。
7.同轴度公差不小于跳动公差。
8.是相同的,浮动的,固定的。
9.直径等于公差值φt的圆柱面所限定的区域。
该圆柱面的轴线按给定的角度倾斜于基准平面,直径等于公差值φt的圆柱面所限定的区域。
10. mm。
11.Φ,Φ ,Φ。
12.Φ,Φ,Φ。
13.Φ,Φ。
14.Φ,Φ。
15.最大实体边界,Φ20 , 0 。
五、1、图4-36图4-373、a) b)20H7(c ) (d )图4-384、。
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第六节多层框架一、多层框架体系多层框架结构在工业建筑中用作矿井地面建筑。
石油焦化结构和电子工业、机械工业的多层厂房。
在民用建筑中用于停车场、办公楼等建筑。
多层框架结构型式繁多,主要分为刚架、支撑框架和简体结构等三大类。
其中筒体结构主要用在高层建筑,以控制水平位移。
刚架和支撑框架结构的主要组成部分是柱与梁和与此相关的楼盖结构、支撑结构、墙板或墙架结构(图4-39)。
图4-39 多层框架结构的组成多层框架结构的支撑体系主要有刚架式支撑(图4-40a)和桁架式支撑(图4-40b)两种。
刚架式支撑是梁与柱连接全部或局部做成刚接;桁架式支撑则在多层框架结构中适当布置各种形式的支撑。
刚架式支撑结构平面布置灵活,构件标准化,与桁架式支撑比较刚度较小,材料较费,一般只用在高度较小的多层框架结构中。
二、多层框架支撑多层框架支撑布置原则是:承受各个方向的水平荷载,保证结构的整体稳定和安装过程中的局部和整体稳定。
避免结构出现较大的次应力和温度应力。
支撑布置在多层框架的纵向与横向,并最好与框架主轴对称,以便承受任意方向的水平力和扭矩。
图4-40 多层框架结构支撑布置当结构平面为正方形时,桁架式支撑可布置在房屋中央和四角(图4-41a);在长方形平面中,桁架式支撑则宜布置在短边两端及中部,以保证短边方向的刚度,在长边方向可布置少量支撑(图4-41b)。
图4-41 多层框架的支撑平面布置图4-42支撑结构形式沿高度布置支撑时,最好从上到下贯通,如果桁架式支撑不能这样布置时,可将支撑移到相邻的区格中,并搭接一层以利水平力的传递。
桁架式支撑形式基本上有3种:即X形支撑、K形支撑和华伦氏有架(图7-42)。
X形支撑是3种形式中最差的一种,因为两根交叉斜杆都必须承受全部楼层的水平力,材料用量增加,而且还有次应力。
K形支撑抗挠曲比较有效,基本上无次应力。
华伦氏桁架最有效,受压斜杆与柱一起参与承受垂直荷载,但分析比较困难。
三、外墙钢面板多层框架的外墙钢面板是用钢墙板幕墙通过和框架主梁的结合而发挥加劲作用,钢墙板是同时满足建筑防水、美观和增加刚度的多功能要求的最佳方案(图4-43)。
图4-43 外墙钢面板构造外墙钢面板常采用喷漆的碳钢钢板,或风化后能在表面形成保护层的抗腐蚀钢板。
喷漆钢板可任选色彩,丰富了建筑设计。
钢面板的厚度为8~10mm,用间距为300 mm、长度为70~80mm的栓钉与主梁连接。
为了维持钢面板的平整并易于安装,以角钢作为水平和垂直加劲肋组合件。
在主梁(过梁)周围包以钢筋混凝土,使钢面板、楼板和主梁联结成整体,共同形成组合梁而增加刚度,外包钢筋混凝土兼作防火材料。
外墙钢面板配合框架,在不增加主梁截面情况下,可减少结构侧移,使所有构件均能满足强度和刚度要求,并能达到最经济的效果。
四、楼盖结构多层框架结构中的楼盖是由主梁、次梁和楼面板组成,其中主梁、次梁为钢结构,楼面板常用钢筋混凝土板,梁和板可以分离作用或联合作用(图4-44)。
图4-44 楼盖结构的组成钢筋混凝土板与钢梁联合作用的称为组合梁,其中混凝土翼板的有效宽度b e可按下式计算(图4-44b)。
b e=b0+b1+b2 (7-12)式中b0——板托顶部宽度:当板托倾角α≥45º时,应按实际角度计算板托顶部宽度;当板托倾角α<45º时,应按α=45º计算板托顶部的宽度;当无板托时,则取钢梁上翼缘的宽度;b1、b2——梁外侧和内侧的翼缘计算宽度,各取梁跨度l的l/6和翼缘板厚度h c1的6倍中较小值。
此外b1尚不应超过翼板实际外伸宽度s1;b2不应超过相邻梁板托间净距1/2;中间梁,b1=b2。
组合梁受弯时其塑性中和轴可能在混凝土翼板内或在钢梁截面内,应分别计算其抗弯强度。
1.塑性中和轴在钢筋混凝土翼板内的组合梁(图4-45)图4-45 塑性中和轴在混凝土翼缘板内的组合梁截面及应力图形当 cm c e f h b Af 1≤时:y xf b M cm e ≤ (4-13)式中x —组合梁截面塑性中和轴至混凝土翼缘板顶面的距离.应按下式计算:cm e f b Af x = (4-14)M ——全部荷载产生的计算弯矩;A ——钢梁的截面面积;y ——钢梁截面应力的合力至混凝土受压区截面应力的合力间之距离;f ——塑性设计时,采用的钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值;f cm ——混凝土弯曲抗压强度设计值。
图4-46塑性中和轴在钢梁内的组合梁截面及应力图形2.塑性中和轴在钢梁截面内的组合梁(图4-46) 当cm c e f h b Af 1>时:211fy A y f h b M c cm c e +≤ (4-15)式中 A c ——钢梁受压区截面面积,应按下式计算:)/(5.01f f h b A A cm c e c -= (4-16)y 1——钢梁受拉区截面应力的合力至混凝土翼板截面应力的合力间之距离;y 2——钢梁受拉区截面应力的合力至钢梁受压区截面应力的合力间之距离。
组合梁截面上的全部剪力,假定仅由钢梁腹板承受,则可按普通实腹梁的腹板受剪计算公式验算其剪应力。
组合梁的特点是混凝土翼板与钢梁共同受力,因此板与梁之间有较大剪力,单靠梁翼缘狭窄连接面中粘结摩擦受力是不够的,需要用键或锚组成一个特殊的抗剪结构,称之为连接件(图4-47)。
图7-47 组合梁中的抗剪连接件连接件(又称剪力件)是钢与混凝土组合结构的重要组成部分,由于有焊在钢梁翼缘上的连接件。
才能使钢梁与钢筋混凝土板连接成为一个整体而共同发挥结构作用。
连接件形式很多,主要有栓钉、槽钢和弯起钢筋等。
栓钉连接件长度不小于4d(d为钉直径),布置时沿梁跨度方向间距不小于6d,垂直于梁跨度方向间距不小于4d。
槽钢连接件的翼缘肢尖方向应与混凝土翼板对钢梁的水平剪应力方向一致。
弯起钢筋用直径d不小于12 mm的I级钢筋成对对称布置。
用两条长度为至少4d的侧焊缝焊接,弯起角度一般为 45º,弯折方向应与混凝土翼板对钢梁的水平应力方向一致。
连接件的受剪承载力设计值按下列公式计算。
1.栓钉连接件(图4-47 a );f A f E A N s ce c s cuγ7.043.0≤= (4-17) 式中 A s ——栓钉焊钉截面面积;f ——栓钉的抗拉强度设计值;γ——栓钉抗拉强度最小值与屈服强度之比; 当栓钉材料性能等级为4.6级时,取f=215N/m 2,γ=1.67;E c ——混凝土的弹性模量;f ce ——混凝土的轴心抗压强度设计值。
2.槽钢连接件(图4-47b ):ce c c w c vf E l t t N )5.0(26.0+= (4-18)式中 t ——槽钢翼缘的平均厚度;t w ——槽钢腹板的厚度;l c ——槽钢的长度。
3.弯起钢筋连接件(图4-47c ): st c vf A N 1= (4-19)式中 A 1——弯起钢筋的截面面积;f st ———钢筋的抗拉强度设计值。
组合梁中钢筋混凝土板,其混凝土强度等级一般不低于 C20,预制时为 C30。
刚性连接件与钢梁用3号钢或16锰钢。
柔性连接件采用I 级钢、II 级钢或5号钢。
钢梁截面高度一般不小于组合梁截面总高度的1/2.5,组合梁板托高度不大于混凝土翼板厚度的1.5倍,板托顶面宽度不小于板托高度的1.5倍。
楼盖结构另一种新形式是填块-主梁体系(图4-48)。
在钢筋混凝土楼板与钢主梁之间,用很多短型钢构件分隔开来,这种短型钢构件称为填块。
填块与钢梁焊在一起,并用抗剪连接件与钢筋混凝土板连接起来。
图4-48 填块-主梁楼盖体系填块-主梁楼盖体系使主梁与钢筋混凝土板之间造成一个空间,可在其间分别布置机械、电器、给排水等管线。
与通常组合梁楼盖体系比较有下列几个优点:(1)由于主梁与钢筋混凝土楼板间有填块,组合楼板的惯性矩可以大大增加,从而减小主梁的高度;(2)梁高减小,而且又可把各种管线放入结构空间,减少楼层高度约150~250 mm,并节约钢材及墙、电梯、机电设备管线所用的材料;(3)在填块-主梁楼盖结构中,次梁可直接放在主梁之上,连接费用大大减少,次梁安装方便,可加快安装进度,而且次梁可设计成连续梁。
以上优点可补偿采用填块和施工支架的附加费用。
例4-3 验算图4-49所示多层框架楼层中组合梁的强度。
按塑性设计。
已知梁的跨长l =6m ,计算弯矩M =150kNm ,楼板厚80mm ,托板厚70mm 。
采用混凝土C35,钢梁I20a ,截面A=3550 mm 2,为3号钢,钢筋连接件为I 级钢筋。
图4-49 组合梁计算【解】:(1)计算混凝土翼板的有效宽度b e 。
按式(4-2):mm b b b e 12004802240220=⨯+=+=(2)判别中和轴位置,按式(4-13):kN f h b cm c e 1824101980120031=⨯⨯⨯=-kN Af 687109.021535503=⨯⨯⨯=-则 kN Af kN f h b cm c e 68718241=>= 故中和轴在翼板之内,可根据图4-45塑性中和轴在钢筋混凝土翼板内计算。
(3)计算组合梁的承载力,按式(4-14): 中和轴至混凝土翼缘板顶面的距离:mm f b Af x cm e 13.30)191200/(687000/=⨯==钢梁截面合力至混凝土受压区合力间之距离:mm x y 935.23413.30212502)8070100(=⨯-=-++= m kN y xf b cm e ⋅=⨯⨯⨯⨯=-39.16110935.2341913.3012003m kN M m kN y xf b cm e ⋅=>⋅=15039.161 安全(4)连接件设计采用弯起钢筋,混凝土翼板与钢梁间的纵向剪力为:kN Af V 687109.021535503=⨯⨯⨯==- 钢筋直径φ12,连接件的受剪承载力设计值按式(4-19)计算,为:kN f A N st c v 18.23102056321=⨯⨯⨯==-π组合梁上最大弯矩处至梁端区段内的连接件总数为:63.2918.23/687/===c uN V n 根,取 32根放两排,每排16根。
连接件之间的间距:mm h mm l a c 32080445.187163000162/1=⨯=<=== 连接件构造如图4-50所示。
图7-50 组合梁连接件构造五、梁与柱连接构造多层框架梁的截面多用工字形(图4-51a ),柱的截面则常用宽翼缘工字钢或3块板焊成工字形(图4-51b),使柱在平面内外的惯性矩比较接近。
此外,在受力很大而且主要是强度控制的柱中,采用焊接十字形截面(图4-51c)。
图4-50 多框架的梁和柱截面梁与柱的连接构造可以设计成铰接、柔性连接和刚性连接,前两种连接在平台结构中已有叙述,在多层框架中用得不多,这里主要介绍梁与柱的刚性连接。