随机过程作业题及参考答案(第一章)
随机过程作业和答案第一二章
随机过程作业
第一章 P9例题6:随机过程X(t)=A+Bt, t ≥0, 其中A 和B 是独立随机变量,分布服从正态分布N(0, 1)。求X(t)的一维和二维分布。
解 先求一维分布。当t 固定,X(t)是随机变量,因为 EX(t)=EA+tEB=0, DX(t)=DA+2t DB=1+2t
故X(t)具有正态分布N(0, 1+2t )。这亦是随机过程X(t)的一维分布。 再求二维分布。当1t , 2t 固定, X(1t )=A+B 1t , X(2t )=A+B 2t
因A 、B 独立同正态分布,故(A, B)T 亦为二维正态分布。则其线性变换也服从正态分布。
且
所以二维分布是数学期望为(0, 0)T,协方差矩阵 的二维正态分布。
P10例题7:随机过程X(t)=Acost, -∞<t<∞,其中A 是随机变量,且有分布列 A 1 2 3 P 1/3 1/3 1/3 求 (1) 一维分布函数
(2) 二维分布函数
解 (1) 先求
所以
22
2
21
1
2
1
1)DX(t ,1)DX(t , 0)EX(t ,
0)(t t t EX +=+===212121
211))(())()X(t ())X(t ),(cov(t t Bt A Bt A E t X E t X +=++==⎥⎦
⎤⎢
⎣⎡++++22
2
12121
1111t t t t t t )
3
π
,0x x F )
2
πF(x;x F ;,( ),4;(21π( ;) 4
F x π。 X()cos ,442A A ππ==显然,三值
,,易知它仅取22
《概率论与随机过程》习题答案
《概率论与随机过程》第一章习题答案
1. 写出下列随机试验的样本空间。
(1) 记录一个小班一次数学考试的平均分数(设以百分制记分)。 解:⎭
⎬⎫
⎩⎨⎧⨯=n n n
n S 100,
,1
,0 ,其中n 为小班人数。 (2) 同时掷三颗骰子,记录三颗骰子点数之和。解:{}18,,4,3 =S 。
(3) 10只产品中有3只是次品,每次从其中取一只(取出后不放回),直到将3只次品
都取出,记录抽取的次数。解:{}10,,4,3 =S 。
(4) 生产产品直到得到10件正品,记录生产产品的总件数。解:{} ,11,10=S 。 (5) 一个小组有A ,B ,C ,D ,E5个人,要选正副小组长各一人(一个人不能兼二个职
务),观察选举的结果。 解:{}ED EC EB EA DE DC DB DA CE CD CB CA BE BD BC BA AE AD AC AB S ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,=其中,AB 表示A 为
正组长,B 为副组长,余类推。
(6) 甲乙二人下棋一局,观察棋赛的结果。
解:{}210,,e e e S =其中,0e 为和棋,1e 为甲胜,2e 为乙胜。
(7) 一口袋中有许多红色、白色、蓝色乒乓球,在其中任意取4只,观察它们具有哪几种
颜色。 解:{}rwb wb rb rw b w r S ,,,,,,=其中,,,,b w r 分别表示红色、白色、蓝色。
(8) 对某工厂出厂的产品进行检查,合格的盖上“正品”,不合格的盖上“次品”,如连
续查出二个次品就停止检查,或检查4个产品就停止检查,记录检查的结果。
清华大学随机过程答案1
{(
0
)( 2
)}
Cξ (t1, t2) = E
η
cos
t1
−
1 2
cos
t1
η
cos
t2
−
1 2
cos
t2
= E {η2}
cos t1 cos t2 −
E
{η} cos t1
cos t2
+
1 4
cos t1
cos t2
=
1 3
cos t1 cos t2
−
1 2
cos t1 cos t2
+
1 4
cos t1
其中 n = 1, 2 . . . , k = 1, 2 . . .
3. 质点在直线上做随机运动,即在 t = 1, 2, 3, · · · 时质点可以在 x 轴上往右或往左做一个 单位距离的随机游动。若往右移动一个单位距离的概率为 p,往左移动一个单位距离的 概率为 q,即 P {ξ (i) = +1} = p,P {ξ (i) = −1} = q,p + q = 1,且各次游动是相互统 ∑n 计独立的。经过 n 次游走,质点所处的位置为 ηn = η (n) = ξi。
即 {ξ (t)} 为严平稳随机过程。
7. 定义随机过程 x(t) = a − bt,其中,a~N (0, σ) 和 b~N (0, σ) 为独立的高斯随机变量,证
(完整版)随机过程题库1
随机过程综合练习题
一、填空题(每空3 分)
第一章
1.X1,X2, X n是独立同分布的随机变量,X i 的特征函数为g(t),则
X1 X2 X n 的特征函数是。
2.E E(X Y) 。
3.X 的特征函数为g(t),Y aX b,则Y的特征函数为。
4.条件期望E(X Y)是的函数,(是or不是)随机变量。
5.X1,X2, X n是独立同分布的随机变量,X i 的特征函数为g i(t),则
X1 X 2 X n 的特征函数是。
6.n 维正态分布中各分量的相互独立性和不相关性。
第二章
7.宽平稳过程是指协方差函数只与有关。
8.在独立重复试验中,若每次试验时事件 A 发生的概率为p(0 p 1),以X(n)记进行到n次试验为止 A 发生的次数,则{X(n),n 0,1,2, }是过程。9.正交增量过程满足的条件是。10.正交增量过程的协方差函数C X (s,t) 。
第三章
11.{X(t), t ≥0}为具有参数0 的齐次泊松过程,其均值函数为;
方差函数为。
12.设到达某路口的绿、黑、灰色的汽车的到达率分别为1, 2 ,3且均为泊松过程,它
们相互独立,若把这些汽车合并成单个输出过程(假定无长度、无延时),相邻绿色汽车之间的不同到达时间间隔的概率密度是,汽车之间的不同到达时刻间隔的概率密度是。
13.{X(t), t ≥0}为具有参数0的齐次泊松过程,
( t)n e n! 14.
n
15.240000 16.复合;17.
71 4
e
P X(t s) X(s) n
14.设{X(t), t ≥0} 是具有参数0的泊松过程,泊松过程第n 次到达时间W n的数学期望
随机过程-习题-第1章
1.1 某公共汽车站停放着两辆公共汽车A 和B ,从1=t 秒开始,每隔1秒有一乘客
到达车站。如果每一乘客以概率21登上A 车,以概率21
登上B 车,各乘客登哪一辆
车是相互统计独立的,并用j ξ代表j t =时乘客登上A 车的状态,即乘客登上A 车则
1=j ξ,乘客登上B 车则0=j ξ,即{}21
1==j P ξ,{}
2
10==j P ξ,当n t =时在A 车上的乘客数为
∑==n
j j n 1
ξη
n η是一个二项式分布的计算过程。
(1) 求n η的概率分布,即{};n k k P n ,,2,1,0? ===η
(2) 当公共汽车A 上到达10个乘客时,A 即开车(例如21=t 时921=η,且22
=t 时又有一个乘客登上A 车,则22=t 时A 车出发),求A 车的出发时间n 的概率分布。
(1) 解:n t =时在A 车上的乘客数n η服从二项分布,即
{}{}(){}()
),,2,1,0(2101n k C P P C k P n
k n k
n j k
j k
n
n =⎪
⎭
⎫ ⎝⎛=====-ξξη
(2) 解: A 车的出发时间t 服从负二项分布。设在n 时刻第10位乘客登上A 车,即A 车出发时间n t =,那么在前1-n 个时刻登上A 车的乘客数为9,登上B 车的乘客数为10-n ;若设乘客登A 车概率为p (=1/2),登B 车概率为q (=1/2),则随机变量n t =的概率为
{}(
)n
n n n C p q
p C n t P ⎪
⎭
⎫ ⎝⎛=
=
=---219110
991
其中, ,12,11,10=n 。
随机过程作业题及参考答案(第一章)
随机过程作业题及参考
答案(第一章)
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2
第一章 随机过程基本概念
P39
1. 设随机过程()0cos X t X t ω=,t -∞<<+∞,其中0ω是正常数,而X 是标准正态变量。试求()X t 的一维概率分布。 解:
1 当0cos 0t ω=,02
t k π
ωπ=+
,即0112t k πω⎛⎫=
+ ⎪⎝⎭
(k z ∈)时, ()0X t ≡,则(){}01P X t ==. 2 当0cos 0t ω≠,02
t k π
ωπ≠+
,即0112t k πω⎛⎫
≠
+ ⎪⎝⎭
(k z ∈)时, ()~01X N ,,()0E X ∴=,()1D X =. ()[]()00cos cos 0E X t E X t E X t ωω===⎡⎤⎣⎦.
()[]()22
000cos cos cos D X t D X t D X t t ωωω===⎡⎤⎣⎦.
()()20~0cos X t N t ω∴,. 则(
)2202cos x t
f x t ω-
=;.
2. 利用投掷一枚硬币的试验,定义随机过程为
()cos 2t X t t π⎧=⎨⎩,出现正面,出现反面
假定“出现正面”和“出现反面”的概率各为
1
2
。试确定()X t 的一维分布函数12F x ⎛⎫ ⎪⎝⎭;和()1F x ;,以及二维分布函数12112F x x ⎛
⎫ ⎪⎝
⎭,;,
。
3
解:
00
11101222
《随机过程》课后习题解答
(2) (3)
其期望和方差; 证明对具有相同的参数的 b 的 分布,关于参数 p 具有可加性。
解 (1)设 X 服从 ( p , b ) 分布,则
f X (t ) e jtx
0
b p p 1 bx x e dx ( p )
bp ( p)
x
0
p 1 ( jt b ) x
的分布。 证 (1) lim f (t ) lim
t 0
e jt (1 e jnt ) 1 e jt (1 e jt ) lim 1 jt t 0 n(1 e ) n t 0 1 e jt e jt (1 e jnt ) 1 (1 e jt ) jt lim e lim 1 n(1 e jt ) n t 0 t 0 1 e jt
1 1 2
1 1
= =
1
e
jt1 x
dx [cos t2 y j ( x 3 y xy 3 ) sin t2 y ]dy
0
1
1 sin t1 sin t2 t1t2
10、已知四维随机向量 ( X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ) 服从正态分布,均值向量为 0,协方差矩阵
E 1X 2X3X 4)。 为 B ( kl )44, 求(X
9、已知随机向量(X、Y)的概率密度函数为
随机过程第一章习题答案
1
似水年华轻轻一瞥,年华似水轻描淡写
3. X (t )的一维分布:P{X (t ) 1} p, P{ X (t ) 0} 1 p X (t )的二维分布: P{X (t1 ) 1, X (t2 ) 1} p 2 , P{X (t1 ) 0, X (t2 ) 1} p(1 p) P{X (t1 ) 1, X (t2 ) 0} p(1 p), P{X (t1 ) 0, X (t2 ) 0} (1 p) 2
2
似水年华轻轻一瞥,年华似水轻描淡写
8.mY (t ) E[Y (t )] 1 P{ X (t ) x} 0 P{ X (t ) x} P{ X (t ) x} FX (t; x) Y (t )Y ( s)的分布律为:
Y(t)Y(s) P 0 1-P1 1 P{X(t)<=x, X(s)<=x }=P1
n n1 t t e (t ) n1 e t , t 0 ( n) (n 1)! 由于运输流强度每分钟30辆,即每秒0.5辆,即 0.5
w n (n, ), 其密度函数为:f (t ) P{w n x}
x
f (t )dt
2 2 E[ X 2 XYt2 XZt2 2 XYt1 Y 2t1t2 YZt1t2 XZt12 YZt12t2 Z 2t12t2 ] 2 EX 2 t1t2 EY 2 t12t2 EZ 2
《随机过程》第一章习题
第一章 随机过程及其分类
1、 设随机向量),(Y X 的两个分量相互独立,且均服从标准正态分布)1,0(N 。
(a ) 分别写出随机变量Y X +和Y X -的分布密度
(b ) 试问:Y X +与Y X -是否独立?说明理由。
2、 设X 和Y 为独立的随机变量,期望和方差分别为211,σμ和2
22,σμ。
(a ) 试求XY Z =和X 的相关系数;
(b ) Z 与X 能否不相关?能否有严格线性函数关系?若能,试分别写出条件。
3、 设}0),({≥t t X 是一个实的均值为零,二阶矩存在的随机过程,其相关函数为t s s t B t X s X E ≤-=),()}()({,且是一个周期为T 的函数,即0),()(≥=+τττB T B ,试求方差函数)]()([T t X t X D +-。
4、 考察两个谐波随机信号)(t X 和)(t Y ,其中:
)cos()(),cos()(t B t Y t A t X c c ωφω=+=
式中A 和c ω为正的常数;φ是[]ππ,-内均匀分布的随机变量,B 是标准正态分布的随机变量。
(a ) 求)(t X 的均值、方差和相关函数;
(b ) 若φ与B 独立,求)(t X 与)(t Y 的互相关函数。
5、 设0);sin()(≥=t Yt X t ξ,而随机变量X 、Y 是相互独立且都服从]1,0[上的均匀分布,
试求此过程的均值函数及相关函数。
6、 设随机向量()()∑=,~,21μτN X X X ,其中:()()ττμμμ2,1,21==,
西安交通大学汪荣鑫随机过程第二版课后答案
随机过程习题解答
第一章习题解答
1.
设随机变量X 服从几何分布,即:(),0,1,2,
k
P X k pq
k ===。求
X 的特征函数,EX 及DX 。其中01,1p q p <<=-是已知参数。 解
()()jtx
jtk k X k f t E e
e pq ∞
===
∑ =
()1jt k jt
k p
p qe qe ∞
==
-∑
又
200
()k
k
k k q q
E X kpq p kq p p p ∞
∞
======∑∑
(其中 0
(1)n
n
n
n n n nx n x x ∞
∞
∞
====+-∑∑∑)
令 0
()(1)n
n S x n x ∞
==+∑
则 10
00
()(1)1x
x
n
n k n x
S t dt n t dt x x
∞
∞
+===
+=
=
-∑∑⎰⎰
同理 2
(1)2k
k
k
k k k k k k
x k x kx x ∞
∞
∞
∞=====+--∑∑∑∑
令2
()(1)
k
k S x k x ∞
==+∑ 则
21
1
()(1)
(1)x
k
k k
k k k S t dt k t dt k x
kx ∞
∞
∞
+====+=+=∑∑∑⎰)
2、(1) 求参数为(,)p b 的Γ分布的特征函数,其概率密度函数为
(2) 其期望和方差;
(3)
证明对具有相同的参数的b 的Γ分布,关于参数p 具有可加性。
解 (1)设X 服从(,)p b Γ分布,则 (2)'1()(0)X
p E X f
j
b
∴==
(4)
若(,)i i X p b Γ 1,2i = 则
同理可得:()()i i P X b f t b jt
∑=∑-
3、设ln (),()(k
钱敏平-龚光鲁-随机过程答案(部分)
随机过程课后习题答案
第一章
第二题:已知一列一维分布{();1}n F x n ≥,试构造一个概率空间及其上的一个相互独立的随机变量序列{(,);1}n n ξ⋅≥使得(,)n ξ⋅的分布函数为()n F x 。
解:有引理:设ξ为[0, 1]上均匀分布的随机变量,F(x)为某一随机变量的分布函数,且F(x)连续,那么1()F x η-=是以F(x)为分布的随机变量。
所以可以假设有相互独立的随机变量12,,...,n θθθ服从u[0, 1]分布,另有分布{()}n F x , 如果令1(,)()n n n F ξθ-⋅=,则有(,)n ξ⋅为服从分布()n F x 的随机变量。又由假设条件可知,随机变量{(,),1}n n ξ⋅≥之间相互独立,则其中任意有限个随机变量12(,),(,),...,(,)n i i i ξξξ⋅⋅⋅的联合分布为:
11221122{(,),(,),...,(,)}()()()i i n in i i i i in in P i x i x i x F x F x F x ξξξ⋅≤⋅≤⋅≤=⋅⋅⋅⋅
再令112{,,...,,...},,{|()[0,1],1,2,...}n i i i i w w w w A A x F x i -Ω=∈=∈=,令F 为Ω所有柱集的σ代数,则由Kolmogorov 定理可知,存在F 上唯一的概率测度P 使得:
11221122{(,),(,),...,(,)}()()()i i n in i i i i in in P i w i w i w F w F w F w ξξξ⋅≤⋅≤⋅≤=⋅⋅⋅⋅
应用随机过程课后习题解答 毛用才 胡奇英
第一章习题解答
1. 设随机变量X 服从几何分布,即:(),0,1,2,k P X k pq k ===。求X 的特征函
数,EX 及DX 。其中01,1p q p <<=-是参数。 解
()()jtx
jtk
k X k f t E e
e
pq ∞
===
∑
()k jtk
k p q e
∞
==∑ =0
()1jt k
jt
k p
p qe qe ∞
==
-∑
又
200
()k
k
k k q q
E X kpq p kq p p p ∞∞
======∑∑
222
()()[()]q D X E X E X P =-=
〔其中 00
(1)n
n
n n n n nx
n x x ∞
∞
∞
====+-∑∑∑〕
令 0
()(1)n n S x n x ∞
==+∑
那么 1000
()(1)1x
x
n
n k n x
S t dt n t dt x x
∞
∞
+===
+=
=
-∑∑⎰⎰
2
220
1()()(1)11(1)1(1)x
n n d
S x S t dt dx
x x
nx x x x ∞
=∴=
=
-∴=-=
---⎰∑
同理 2
(1)2k
k
k
k k k k k k x k x kx x ∞∞∞∞
=====+--∑∑∑∑
令20
()(1)k k S x k x ∞
==+∑ 那么
21
1
()(1)(1)x
k
k k k k k S t dt k t dt k x
kx ∞∞
∞
+====+=+=∑∑∑⎰〕
2、〔1〕 求参数为(,)p b 的Γ分布的特征函数,其概率密度函数为
1,0()0,0()
0,0p p bx
b x e x p x b p p x --⎧>⎪
清华大学随机过程作业1
1 概率论与随机过程 (2) ,homework1_intro © 清华大学电子工程系 1. 袋中装有 m 只正品硬币, n 只次品硬币(次品硬币两面都有国徽) 。在袋中任取一只, 将 它掷 r 次。已知每次都得到国徽,问取得的硬币是正品的概率。 2. 考虑一个如下定义的离散时间随机过程 X (n) , n = 1, 2, · · · 。无限次抛掷一枚硬币,对 n = 1, 2, · · · ,如果第 n 次抛掷结果为正面,则 X (n) = (−1) ;如果第 n 次抛掷结果为 反面,则 X (n) = (−1)
n+1 n
。
(1) 试画出随机过程 {X (n)} 的典型样本轨道。 (2) 求随机过程 {X (n)} 的一维概率分布列。 (3) 对两时刻 n, n + k ,求 X (n) 和 X (n + k ) 的两维联合分布列,n = 1, 2, · · · , k = 1, 2, · · · 。 3. 质点在直线上做随机运动,即在 t = 1, 2, 3, · · · 时质点可以在 x 轴上往右或往左做一个 单位距离的随机游动。若往右移动一个单位距离的概率为 p,往左移动一个单位距离的 概率为 q ,即 P {ξ (i) = +1} = p,P {ξ (i) = −1} = q ,p + q = 1,且各次游动是相互统 ∑n 计独立的。经过 n 次游走,质点所处的位置为 ηn = η (n) = i=1 ξi 。 (1) 求 {η (n)} 的均值函数。 (2) 求 {η (n)} 的自相关函数 Rηη (n1 , n2 )。 (3) 给定时刻 n1 , n2 ,求随机过程 {ξ (n)} 的二维概率密度函数及相关函数。 4. ([1] 第一章习题 7) 设有随机过程 {ξ (t) , −∞ < t < ∞},ξ (t) = η cos (t),其中 η 为均匀 分布于 (0,1) 间的随机变量, 求 {ξ (t)} 的自相关函数 Rξ (t1 , t2 ), 自协方差函数 Cξ (t1 , t2 )。 5. ([1] 第一章习题 3) 设有一随机过程 ξ (t),它的样本函数为周期性的锯齿波。图 1 画出了 两个样本函数图。各样本函数具有同一形式的波形,其区别仅在于锯齿波的起点位置不
湖南大学《随机过程》课程习题集
湖南大学本科课程《随机过程》习题集
主讲教师:何松华 教授
第一章:概述及概率论复习
1.1 设一批产品共50个,其中45个合格,5个为次品,从这一批产品中任意抽取3个,
求其中有次品的概率。
1.2 设一批零件共100个,次品率为10%,每次从其中任取一个零件,取出的零件不再
放回,求第3次才取得合格品的概率。
1.3 设一袋中有N 个球,其中有M 个红球,甲、乙两人先后各从袋中取出一个球,求
乙取得红球的概率(甲取出的球不放回)。
1.4 设一批产品有N 个,其中有M 个次品,每次从其中任取一个来检查,取出后再放
回,求连续n 次取得合格品的概率。
1.5设随机变量X 的概率分布函数为连续的,且
0()00
x
A Be x F x x λ-⎧+≥=⎨<⎩
其中λ≥0为常数,求常数A 、B 的值。
1.6设随机变量X 的分布函数为 ()() (-<<)F x A Barctg x x =+∞∞
(1) 求系数A 、B ;(2)求随机变量落在(-1,1)内的概率;(3)求其概率密度函数。
1.7已知二维随机变量(X,Y)的联合概率密度分布函数为
6(2)0,1(,)0XY xy x y x y f x y elsewhere --≤≤⎧=⎨⎩
(1)求条件概率密度函数|(|)X Y f x y 、|(|)Y X f y x ;(2)问X 、Y 是否相互独立?
1.8已知随机变量X 的概率密度分布函数为
2
2()()]2X X X x m f x σ-=- 随机变量Y 与X 的关系为 Y=cX+b ,其中c ,b 为常数。求Y 的概率密度分布函数。
智慧树知到答案 随机过程章节测试答案
第一章单元测试
1、多选题:
设随机过程X(t)=At+(1-A)B, -∞<t<∞. 其中随机变量A与B独立同分布,
P(A=0)=0.4, P(A=1)=0.6. 则以下选项正确的有().
选项:
A:P(X(0)=1, X(1)=0)=0.24.
B:P(X(0)=1, X(1)=1)=0.24.
C:P(X(0)=0, X(1)=1)=0.36.
D:P(X(0)=0, X(1)=0)=0.16.
答案: 【P(X(0)=1, X(1)=0)=0.24. ;
P(X(0)=0, X(1)=0)=0.16.】
2、单选题:
设随机过程X(t)=At+(1-A)B, -∞<t<∞. 其中随机变量A与B独立同分布,P(A=0)=0.4, P(A=1)=0.6. 则自相关函数等于().
选项:
A:.
B:.
C:
.
D:
.
答案: 【.
】
3、判断题:
如果两个正态过程的均值函数和自协方差函数相同,则它们对应的有限维分布相同. ()
选项:
A:错
B:对
答案: 【对】
4、单选题:
设随机过程X(t)=At+B, -∞<t<∞. 其中随机变量A与B独立同服从区间(0, 2)上均匀分布. 则以下选项正确的是().
选项:
A:自协方差函数
.
B:自相关函数
.
C:自相关函数. D:自协方差函数
.
答案: 【自协方差函数
.
】
5、多选题:
设随机过程X(t)=At+B, -∞<t<∞. 其中随机变量A与B独立同服从区间(0, 2)上均匀分布. 则以下选项正确的有().
选项:
A:X(2)-X(1)与X(0)同分布.
B:X(1)-X(0)~U(0, 2).
随机过程第一章习题解答
第一章习题解答
1. 设随机变量X 服从几何分布,即:(),0,1,2,k P X k pq k ===。求
X 的特征函数,EX 及DX 。其中01,1p q p <<=-是已知参数。 解
()()jtx
jtk k X k f t E e
e pq ∞
===
∑ 0
()k jtk
k p q e
∞
==∑ =0
()1jt k
jt k p
p qe qe
∞
==
-∑ 又
20
()k
k k k q q E X kpq p kq p
p p
∞∞
======∑∑ 222
()()[()]q D X E X E X P =-=
(其中 00
(1)n
n
n n n n nx
n x x ∞
∞
∞
====+-∑∑∑)
令 0
()(1)n n S x n x ∞
==+∑
则 1
000
()(1)1x
x
n
n k n x S t dt n t
dt x
x
∞
∞
+===
+=
=-∑∑⎰⎰ 20
220
1
()()(1)11(1)1(1)x
n n d
S x S t dt dx
x x
nx x x x ∞
=∴=
=-∴=-=
---⎰∑
同理 2
(1)2k
k
k
k k k k k k x k x kx x ∞∞∞∞
=====+--∑∑∑∑
令20
()(1)k k S x k x ∞
==+∑ 则
21
1
()(1)(1)x
k
k k k k k S t dt k t dt k x
kx ∞∞
∞
+====+=+=∑∑∑⎰)
2、(1) 求参数为(,)p b 的Γ分布的特征函数,其概率密度函数为
1,0
()0,0()0,0p p bx
b x e x p x b p p x --⎧>⎪=>>Γ⎨
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第一章 随机过程基本概念
P39
1. 设随机过程()0cos X t X t ω=,t -∞<<+∞,其中0ω是正常数,而X 是标准正态变量。试求()X t 的一维概率分布。 解:
1 当0cos 0t ω=,02
t k π
ωπ=+
,即0112t k πω⎛⎫=
+ ⎪⎝⎭
(k z ∈)时, ()0X t ≡,则(){}01P X t ==. 2 当0cos 0t ω≠,02
t k π
ωπ≠+
,即0112t k πω⎛⎫
≠
+ ⎪⎝⎭
(k z ∈)时, ()~01X N ,,()0E X ∴=,()1D X =. ()[]()00cos cos 0E X t E X t E X t ωω===⎡⎤⎣⎦.
()[]()22
000cos cos cos D X t D X t D X t t ωωω===⎡⎤⎣⎦.
()()20~0cos X t N t ω∴,.
则(
)2202cos x t
f x t ω-
=
;.
2. 利用投掷一枚硬币的试验,定义随机过程为
()cos 2t X t t π⎧=⎨⎩,出现正面,出现反面
假定“出现正面”和“出现反面”的概率各为
12。试确定()X t 的一维分布函数12F x ⎛⎫ ⎪⎝⎭;和()1F x ;,以及二维分布函数12112
F x x ⎛⎫ ⎪⎝
⎭
,;,
。
00
11101222
11
<⎧⎪⎧⎫⎪⎛⎫
⎛⎫∴=≤=≤<⎨⎬⎨ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎩⎭⎪≥⎪⎩,;,,x F x P X
x x x
()(){}0111112212
<-⎧⎪⎪
∴=≤=-≤<⎨⎪≥⎪⎩,;,,x F x P X x x x
随机矢量()112⎛⎫⎛⎫
⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
,X X 的可能取值为()01-,,()12,. 而()1101122⎧⎫⎛⎫==-=⎨⎬
⎪
⎝⎭⎩⎭,P X X ,()11
11222
⎧⎫⎛⎫===⎨⎬ ⎪⎝⎭⎩⎭,P X X . ()1212111122⎧⎫⎛
⎫⎛⎫∴=≤≤⎨⎬ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎩⎭
,;,,F x x P X x X x
12121212001
1
0110122112
<<-⎧⎪⎪=≤<≥-≥-≤<⎨⎪≥≥⎪⎩,或,且或且,且x x x x x x x x
3. 设随机过程(){}
X t t -∞<<+∞,总共有三条样本曲线
()11X t ω=,,()2sin X t t ω=,,()3cos X t t ω=,
且()()()1231
3
P P P ωωω===。试求数学期望()EX t 和相关函数()12X R t t ,。
()()1111
1sin cos 1sin cos 3333
EX t t t t t =⨯+⨯+⨯=++.
()()()1212X R t t E X t X t =⎡⎤⎣⎦,
1212111
11sin sin cos cos 333t t t t =⨯⨯+⨯+⨯ ()12121
1sin sin cos cos 3t t t t =++ ()1211cos 3=+-⎡⎤⎣
⎦t t .
4. 设随机过程()Xt
X t e
-=,(0t >),其中X 是具有分布密度()f x 的随机变量。试求
()X t 的一维分布密度。
解:
()X t 的一维分布函数为:
()(){}{}{}1ln ln -⎧⎫
=≤=≤=-≤=≥-⎨⎬⎩⎭
;Xt F x t P X t x P e x P Xt x P X x t
111ln 1ln ⎧⎫⎛⎫
=-<-=--⎨⎬ ⎪⎩⎭⎝⎭
P X x F x t t .
X 具有分布密度()f x , ()∴X t 的一维分布密度为:
()()11111ln ln ⎛⎫⎛⎫⎛⎫
'==--⋅⋅-=-⎡⎤ ⎪ ⎪ ⎪⎣⎦
⎝⎭⎝⎭⎝⎭
;;f x t F x t f x f x t x
t tx t . P40
5. 在题4中,假定随机变量X 具有在区间()0T ,中的均匀分布。试求随机过程的数学期望()EX t 和自相关函数()12X R t t ,。
解:由题意得,随机变量X 的密度函数为
()1
00X x T
f x T
⎧<<⎪=⎨⎪⎩,,其它
由定义,
()()0
00111
T
T Xt tx
tx tx T
EX t E e e dx e d tx e T Tt Tt
----⎡⎤==⋅=--=-⎣⎦⎰
⎰
()()11
11Tt Tt e e Tt Tt
--=-
-=-. (0t >) ()()()()1212
1212X t t Xt Xt X R t t E X t X t E e e E e -+--⎡⎤⎡⎤==⋅=⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎣⎦
, ()()()()1212120
012111T
T x t t x t t e dx e d x t t T T t t T
-+-+=⋅
=-⋅-+⎡⎤⎣⎦+⎰⎰ ()
()
()()12120
12121
11x t t T t t T e e T t t T t t -+-+⎡⎤=-
=-
-⎣
⎦++
()()121211T t t e T t t -+⎡⎤=
-⎣
⎦+.
9. 给定随机过程(){}
X t t -∞<<+∞,。对于任意一个数x ,定义另一个随机过程
()()()10X t x Y t X t x
≤⎧⎪=⎨>⎪⎩,,
试证:()Y t 的数学期望和相关函数分别为随机过程()X t 的一维分布和二维分布函数(两个自变量都取x )。
证明:设()1f x t ,和()21212f x x t t ,;,分别为()X t 的一维和二维概率函数,则
()()()()()()111x
Y m t E Y t y t f x t dx f x t dx F x t +∞
-∞
-∞
====⎡⎤⎣⎦⎰
⎰
,,,.
()()()()1212122121212Y R t t E Y t Y t y y f x x t t dx dx +∞+∞
-∞
-∞
==⎡⎤⎣⎦⎰
⎰
,,;,
()()12
212121221212x x f x x t t dx dx F x x t t -∞-∞
==⎰
⎰
,;,,;,.