Решение задач по курсу теории вероятности и математической статистики
16
Вариант 1№ 1Три стрелка делают по одному выстрелу по одной и той же цели. Вероятности поражения целей равны соответственно р1 = 0,9, р2 = 0,8, р3 = 0,7.Найти вероятности того, что:а) все три стрелка попадают в цель;б) только один из них попадает в цель;в) хотя бы один стрелок попадает в цель.Обозначим события: А - все 3 стрелка попадают в цель; В - только один стрелок попадает в цель; С - хотя бы один стрелок попадает в цель.Вероятности промахов равны соответственно: q1 = 0,1, q2 = 0,2, q3 = 0,3.а) Р(А) = р1р2р3 = 0,9•0,8•0,7 = 0,504.б) Р(В) = p1q2q3 + q1p2q3 + q1q2p3 = 0,9•0,2•0,3 + 0,1•0,8•0,3 + 0,1•0,2•0,7 = 0,092.в) Событие - все три стрелка промахиваются. Тогда Р(С) = 1 - Р() = 1 - 0,1•0,2•0,3 = 1 - 0,006 = 0,994.
№ 11Вероятность наступления события в каждом из одинаковых независимых испытаний равна 0,02. Найти вероятность того, что в 150 испытаниях событие наступит ровно 5 раз
У нас n достаточно велику, р малу, л = np = 150 • 0,02 = 3 < 9, k = 5. Справедливо равенство Пуассона: . Таким образом,
№ 21
По данному закону распределения дискретной случайной величины Х определить математическое ожидание М(Х), дисперсию D(X) и среднее квадратическое отклонение у(Х).
|
хі | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
рі | 0,05 | 0,18 | 0,23 | 0,41 | 0,13 | |
|
Последовательно получаем:
5
М(Х) = ? хірі = 0,05 + 2•0,18 + 3•0,23 + 4•0,41 + 5•0,13 = 3,39.
i=1
5
D(X) = ? xiІpi - MІ = 0,05 + 2І•0,18 + 3І•0,23 + 4І•0,41 + 5І•0,13 - 3,39І = i=1
1,1579.
у(Х) = vD(X) = v1,1579 = 1,076.
№ 31
Случайная
вел
ичина Х задана интегральной
функцией
а) дифференциальную функцию f(x) (плотность вероятности);б) математическое ожидание и дисперсию величины х;
в) вероятность того, что X примет значение, принадлежащее интервалу
;
г) построить графики функций F(x) и f(x).
Последовательно получаем:
а) ;
в) Р(a < x < b) = F(b) - F(a) P= F(1) - F= - 0 = .
Графики функций поданы далее.
№ 41
Определить вероятность того, что нормально распределённая величина Х примет значение, принадлежащее интервалу (б; в) если известны математическое ожидание а и среднее квадратическое отклонение у. Данные: б = 2; в = 13; а = 10; у = 4.
Используем формулу Р(б < x < в) =
Имеем: Р(2 < x < 13) == Ф- Ф(-2).
Поскольку функция Лапласа есть нечетная, можем записать:
Ф- Ф(-2) = Ф+ Ф(2) = 0,2734 + 0,4772 = 0,7506.
№ 51
По данному статистическому распределению
выборки
|
хі | 4 | 5,8 | 7,6 | 9,4 | 11,2 | 13 | 14,8 | 16,6 | |
mі | 5 | 8 | 12 | 25 | 30 | 20 | 18 | 6 | |
|
Определить: а) выборочную среднюю; б) выборочную дисперсию; в) выборочное среднее квадратическое отклонение.
Для решения задачи введём условную переменную
, где С - одно из значений хі, как правило, соответствующее наибольшему значению mі , а h - это шаг (у нас h = 1,8).
Пусть С = 11,2. Тогда .
Заполним таблицу:
|
xi | mi | xiґ | ximi | (xiґ)Іmi | |
4 | 5 | - 4 | - 20 | 80 | |
5,8 | 8 | - 3 | - 24 | 72 | |
7,6 | 12 | - 2 | - 24 | 48 | |
9,4 | 25 | - 1 | - 25 | 25 | |
11,2 | 30 | 0 | 0 | 0 | |
13 | 20 | 1 | 20 | 20 | |
14,8 | 18 | 2 | 36 | 72 | |
16,6 | 6 | 3 | 18 | 54 | |
| ? = 124 | | ? = - 19 | ? = 371 | |
|
Используя таблицу, найдём ;
D(xґ) = ?(xiґ)Іmi - (xiґ)І = - (- 0,1532)І = 2,9685.
Теперь перейдем к фактическим значениям х и D(x):
_
x = xґh + C = - 0,1532•1,8 + 11,2 = 10,9242; D(x) = D(xґ)•hІ = 2,9685•1,8І = 9,6178;
у(x) = vD(x) = v9,6178 = 3,1013.
№ 61
По данной корреляционной таблице найти выборочное уравнение регрессии.
|
у х | 6 | 9 | 12 | 15 | 18 | 21 | ny | |
5 | 4 | 2 | | | | | 6 | |
15 | | 5 | 23 | | | | 28 | |
25 | | | 18 | 44 | 5 | | 67 | |
35 | | | 1 | 8 | 4 | | 13 | |
45 | | | | | 4 | 2 | 6 | |
nx | 4 | 7 | 42 | 52 | 13 | 2 | n = 120 | |
|
Для упрощения расчетов введем условные переменные
u = , v = . Составим таблицу:
|
v u | - 3 | - 2 | - 1 | 0 | 1 | 2 | nv | nuvuv | |
- 2 | 4 6 | 2 4 | | | | | 6 | 32 | |
- 1 | | 5 2 | 23 1 | | | | 28 | 33 | |
0 | | | 18 0 | 44 0 | 5 0 | | 67 | 0 | |
1 | | | 1 -1 | 8 0 | 4 1 | | 13 | 3 | |
2 | | | | | 4 2 | 2 4 | 6 | 16 | |
nu | 4 | 7 | 42 | 52 | 13 | 2 | n = 120 | ? = 84 | |
|
Последовательно получаем:
;
;
;
;
уuІ = - (u)І = 1,058 - (- 0,425)І = 0,878; уu = v0,878 = 0,937;
уvІ = - (v)І = 0,742 - (- 0,125)І = 0,726; уv = v0,726 = 0,8521;
По таблице, приведённой выше, получаем ?nuvuv = 84.
Находим выборочный коэффициент корреляции:
Далее последовательно находим:
x = u•h1 + C1 = - 0,425•3 + 15 = 13,725; y = v•h2 + C2 = - 0,125•10 + 25 = 23,75;
уx = уu•h1 = 0,937•3 = 2,811; уy = уv•h2 = 0,8521•10 = 8,521.
Уравнение регрессии в общем виде: Таким образом,
упрощая, окончательно получим искомое уравнение регрессии:
Необходимо произвести проверку полученного уравнения регрессии при, по крайней мере, двух значениях х.
1) при х = 12 по таблице имеем
по уравнению:
ух=12 = 2,457•12 - 9,968 = 19,516; е1 = 19,762 - 19,516 = 0,246;
2) при х = 18 по таблице имеем
по уравнению:
ух=18 = 2,457•18 - 9,968 = 34,258; е2 = 34,258 - 34,231 = 0,027.
Отмечаем хорошее совпадение эмпирических и теоретических данных.
Вариант 2
№ 2
Для сигнализации об аварии установлены 3 независимо работающие устройства. Вероятности их срабатывания равны соответственно р1 = 0,9, р2 = 0,95, р3 = 0,85. Найти вероятности срабатывания при аварии:
а) только одного устройства;
б только двух устройств;
в) всех трёх устройств.
Обозначим события: А - срабатывает только одно устройство; В - срабатывают 2 устройства; С - срабатывают все 3 устройства. Вероятности противоположных событий (не срабатывания) соответственно равны q1 = 0,1, q2 = 0,05, q3 = 0,15. Тогда
а) Р(А) = p1q2q3 + q1p2q3 + q1q2p3 = 0,9•0,05 •0,15 + 0,1•0,95•0,15 + 0,1•0,05•0,85 = 0,02525.
б) Р(В) = p1p2q3 + p1q2p3 + q1p2p3 = 0,9•0,95•0,15 + 0,9•0,05•0,85 + 0,1•0,95•0,85 = 0,24725.
в) Р(С) = р1р2р3 = 0,9•0,95•0,85 = 0,72675.
№ 12
В партии из 1000 изделий имеется 10 дефектных. Найти вероятность того, что из взятых наудачу из этой партии 50 изделий ровно 3 окажутся дефектными.
По условию n = 50, k = 3. Поскольку р малу, n достаточно большое, в то же время nр = 0,5 < 9, справедлива формула Пуассона: .
Таким образом,
№ 22
По данному закону распределения дискретной случайной величины Х определить математическое ожидание М(Х), дисперсию D(X) и среднее квадратическое отклонение у(Х).
|
хі | 2 | 3 | 4 | 5 | 8 | |
рі | 0,25 | 0,15 | 0,27 | 0,08 | 0,25 | |
|
Последовательно получаем:
5
М(Х) = ? хірі = 2•0,25 + 3•0,15 + 4•0,27 + 5•0,08 + 8•0,25 = 4,43.
i=1
5
D(X) = ? xiІpi - MІ = 2І•0,25 + 3І•0,15 + 4І•0,27 +5І•0,08 + 8І•0,25 - 4,43І і=1
= 5,0451.
у(Х) = vD(X) = v5,0451 = 2,246.
№ 32
Случайная величина Х задана
интегральной
функцией
а) дифференциальную функцию f(x) (плотность вероятности);б) математическое ожидание и дисперсию величины х;
в) вероятность того, что X примет значение, принадлежащее интервалу
;
г) построить графики функций F(x) и f(x).
Последовательно получаем:
а) ;
в) Р(a < x < b) = F(b) - F(a) P= F(1) - F=
Графики функций приводятся далее.
№ 42
Определить вероятность того, что нормально распределённая величина Х примет значение, принадлежащее интервалу (б; в) если известны математическое ожидание а и среднее квадратическое отклонение у. Данные: б = 5; в = 14; а = 9; у = 5.
Используя формулу имеем
Поскольку функция Лапласа есть нечетная, можем записать:
№ 52
По данному статистическому распределению выборки |
хі | 7,6 | 8 | 8,4 | 8,8 | 9,2 | 9,6 | 10 | 10,4 | |
mі | 6 | 8 | 16 | 50 | 30 | 15 | 7 | 5 | |
|
Определить: а) выборочную среднюю; б) выборочную дисперсию; в) выборочное среднее квадратическое отклонение.
Для решения задачи введём условную переменную
где С - одно из значений хі , как правило, соответствующее наибольшему значению mі , а h - это шаг (у нас h = 0,4).
Пусть С = 8,8. Тогда
Заполним таблицу:
|
xi | mi | xiґ | ximi | (xiґ)Іmi | |
7,6 | 6 | - 3 | - 18 | 54 | |
8 | 8 | - 2 | - 16 | 32 | |
8,4 | 16 | - 1 | - 16 | 16 | |
8,8 | 50 | 0 | 0 | 0 | |
9,2 | 30 | 1 | 30 | 30 | |
9,6 | 15 | 2 | 30 | 60 | |
10 | 7 | 3 | 21 | 63 | |
10,4 | 5 | 4 | 20 | 80 | |
| ? = 137 | | ? = 51 | ? = 335 | |
|
Используя таблицу, найдём
;
D(xґ) = ?(xiґ)Іmi - (xiґ)І = - 0,3723І = 2,3067.
Теперь перейдем к фактическим значениям х и D(x):
x = xґh + C = 0,3723•0,4 + 8,8 = 8,9489; D(x) = D(xґ)•hІ = 2,3067•0,4І = 0,3961;
у(x) = vD(x) = v0,3961 = 0,6075.
№ 62
По
данной
корреляционной
таблице
|
у х | 4 | 8 | 12 | 16 | 20 | 24 | ny | |
10 | 2 | 5 | | | | | 7 | |
20 | | 6 | 8 | 4 | | | 18 | |
30 | | 8 | 46 | 10 | | | 64 | |
40 | | | 5 | 20 | 4 | | 29 | |
50 | | | 3 | 14 | 2 | 5 | 22 | |
nx | 2 | 19 | 62 | 48 | 6 | 3 | n = 140 | |
|
найти выборочное уравнение регрессии.
Для упрощения расчетов введём условные переменные Составим таблицу.
|
v u | - 2 | - 1 | 0 | 1 | 2 | 3 | nv | nuvuv | |
- 2 | 2 4 | 5 2 | | | | | 7 | 18 | |
- 1 | | 6 1 | 8 0 | 4 -1 | | | 18 | 2 | |
0 | | 8 0 | 46 0 | 10 0 | | | 64 | 0 | |
1 | | | 5 0 | 20 1 | 4 2 | | 29 | 28 | |
2 | | | 3 0 | 14 2 | 2 4 | 5 6 | 22 | 66 | |
nu | 2 | 19 | 62 | 48 | 6 | 3 | n = 140 | ? = 114 | |
|
Последовательно получаем:
;
;
;
;
уuІ = - (u)І = 0,9 - 0,329І = 0,792; уu = v0,792 = 0,89;
уvІ = - (v)І = 1,164 - 0,293І = 1,079; уv = v1,079 = 1,0385;
По таблице, приведённой выше, получаем ?nuvuv = 114.
Находим выборочный коэффициент корреляции:
Далее последовательно находим:
x = u•h1 + C1 = 0,329•4 + 12 = 13,314; y = v•h2 + C2 =0,293•10 + 30 = 32,929;
уx = уu•h1 = 0,89•4 = 3,56; уy = уv•h2 = 1,0385•10 = 10,385.
Уравнение регрессии в общем виде: Таким образом,
упрощая, окончательно получим искомое уравнение регрессии:
Необходимо произвести проверку полученного уравнения регрессии при, по крайней мере, двух значениях х.
1) при х = 12 по таблице имеем
по уравнению: ух=12 = 2,266•12 + 2,752 = 29,944; е1 = 30,484 - 29,944 = 0,54;
2) при х = 16 по таблице имеем
по уравнению: ух=16 = 2,266•16 + 2,752 = 39,008; е2 = 39,167 - 39,008 = 0,159.
Отмечаем хорошее совпадение эмпирических и теоретических данных.