【正文】 ) { | } { }NkP A P A X k P X k? ???全 概 率 公 式 001{ } { }1 ( ) .NNkkk P X k k P X kNNnEXNN??? ? ? ????? X 的概率密度為 f（ x） =????? ??? ??.,0,21,2,10,其他xxxx 求 E（ X）， D（ X） . 【解】12201( ) ( ) d d ( 2 ) dE X x f x x x x x x x????? ? ? ?? ? ? 21 3320 11 ????? ? ? ????????? 122 2 3 201 7( ) ( ) d d ( 2 ) d 6E X x f x x x x x x x????? ? ? ? ?? ? ? 故 22 1( ) ( ) [ ( ) ] .6D X E X E X? ? ? X， Y， Z 相互獨(dú)立，且 E（ X） =5， E（ Y） =11， E（ Z）=8，求下列隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望 . （ 1） U=2X+3Y+1； （ 2） V=YZ??4X. 【解】 (1) [ ] ( 2 3 1 ) 2 ( ) 3 ( ) 1E U E X Y E X E Y? ? ? ? ? ? 2 5 3 11 1 44.? ? ? ? ? ? (2) [ ] [ 4 ] [ ] 4 ( )E V E Y Z X E Y Z E X? ? ? ? , ( ) ( ) 4 ( )Y Z E Y E Z E X?因 獨(dú) 立 11 8 4 5 68 .? ? ? ? ? X， Y 相互獨(dú)立，且 E（ X） =E（ Y） =3， D（ X） =12， D（ Y） =16，求 E（ 3X??2Y）， D（ 2X??3Y） . 【解】 (1) ( 3 2 ) 3 ( ) 2 ( ) 3 3 2 3 X Y E X E Y? ? ? ? ? ? ? ? (2) 22( 2 3 ) 2 ( ) ( 3 ) 4 12 9 16 192 .D X Y D X D Y? ? ? ? ? ? ? ? ? （ X， Y）的概率密度為 f（ x， y） =??? ???? .,0 ,0,10, 其他 xyxk 試確定常數(shù) k，并求 E（ XY） . 【解】 因100 1( , ) d d d d 1 ,2xf x y x y x k y k? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?故k=2 100( ) ( , ) d d d 2 d 0 . 2 5xE X Y x y f x y x y x x y y? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ?. X， Y 是相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，其概率密度分別為 fX（ x） =??? ?? 。（ 2） E（ X） 。E(Y)]. 由條件知 X 和 Y 的聯(lián)合密度為 2 , ( , ) ,( , ) 0 , 0 .x y Gf x y t ??? ? ?? { ( , ) | 0 1 , 0 1 , 1 } .G x y x y x y? ? ? ? ? ? ? 從而 11( ) ( , ) d 2 d 2 .X xf x f x y y y x??? ? ?? ? ??? 因此 1 1 12 2 30 0 031( ) ( ) d 2 d , ( ) 2 d ,22XE X x f x x x x E X x x? ? ? ? ?? ? ? 22 1 4 1( ) ( ) [ ( ) ] .2 9 1 8D X E X E X? ? ? ? ? 同理可得 31( ) , ( ) .2 1 8E Y D Y?? 11015( ) 2 d d 2 d d ,12xGE X Y x y x y x x y y?? ? ??? ? ? 5 4 1C o v ( , ) ( ) ( ) ( ) ,1 2 9 3 6X Y E X Y E X E Y?。E(Y),再由相關(guān)系數(shù)性質(zhì)知 ρXY=0, 即 X 與 Y 的相關(guān)系數(shù)為 0，從而 X 和 Y 是不相關(guān)的 . 又 3 3 1{ 1 } { 1 } { 1 , 1 }8 8 8P X P Y P X Y? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 從而 X 與 Y 不是相互獨(dú)立的 . （ X， Y）在以（ 0， 0），（ 0， 1），（ 1， 0）為頂點(diǎn)的三角形區(qū)域上服從均勻分 布，求 Cov（ X， Y）， ρXY. 【解】 如圖， SD=12 ，故（ X， Y）的概率密度為 題 18 圖 2 , ( , ) ,( , ) 0, x y Df x y ??? ?? 其 他 . ( ) ( , ) d dDE X x f x y x y? ?? 1100 1d 2 d 3xx x y????? 22( ) ( , ) d dDE X x f x y x y? ??11 200 1d 2 d 6xx x y????? 從而 222 1 1 1( ) ( ) [ ( ) ] .6 3 1 8D X E X E X ??? ? ? ? ????? 同理 11( ) , ( ) .3 1 8E Y D Y?? 而 11001( ) ( , ) d d 2 d d d 2 d .12xDDE X Y x y f x y x y x y x y x x y y?? ? ? ??? ?? ? ? 所以 1 1 1 1C o v ( , ) ( ) ( ) ( ) 1 2 3 3 3 6X Y E X Y E X E Y? ? ? ? ? ? ?. 從而 1Cov ( , ) 1362( ) ( ) 1 118 18XYXYD X D Y??? ? ? ?? （ X， Y）的概率密度為 f（ x， y） = 1 π πsi n( ) , 0 , 0 ,2 2 20.x y x y,? ? ? ? ? ????? 其 他 求協(xié)方差 Cov（ X， Y）和相關(guān)系數(shù) ρXY. 【解】 π /2 π /200 1 π( ) ( , ) d d d s in ( ) d .24E X x f x y x y x x x y y? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? π π 22222001 π π( ) d s in ( ) d 2 .2 8 2E X x x x y y? ? ? ? ??? 從而 222 π π( ) ( ) [ ( ) ] 2 .1 6 2D X E X E X? ? ? ? ? 同理 2π π π( ) , ( ) 2 .4 1 6 2E Y D Y? ? ? ? 又 π /2 π /200 π( ) d s in ( ) d d 1 ,2E X Y x x y x y x y? ? ? ??? 故 2π π π π 4C o v ( , ) ( ) ( ) ( ) 1 .2 4 4 4X Y E X Y E X E Y ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 2222 22π 4Co v ( , ) ( π 4) π 8 π 164 .π π π 8 π 32 π 8 π 32( ) ( ) 21 6 2XYXYD X D Y????? ??? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ??? （ X， Y）的協(xié)方差矩陣為 ?????? 41 11，試求 Z1=X??2Y 和 Z2=2X??Y 的相關(guān)系數(shù) . 【解】 由已知知： D(X)=1,D(Y)=4,Cov(X,Y)=1. 從而 12( ) ( 2 ) ( ) 4 ( ) 4 C o v ( , ) 1 4 4 4 1 1 3 ,( ) ( 2 ) 4 ( ) ( ) 4 C o v ( , ) 4 1 4 4 1 4 ,D Z D X Y D X D Y X YD Z D X Y D X D Y X Y? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 12C ov ( , ) C ov ( 2 , 2 )Z Z X Y X Y? ? ? 2 C o v ( , ) 4 C o v ( , ) C o v ( , ) 2 C o v ( , )2 ( ) 5 C o v ( , ) 2 ( ) 2 1 5 1 2 4 5 .X X Y X X Y Y YD X X Y D Y? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 故 121212C o v ( , ) 55 ( ) ( ) 1 3 4ZZ ZZD Z D Z? ? ? ?? V， W，若 E（ V2）， E（ W2）存在，證明： ［ E（ VW）］ 2≤E（ V2） E（ W2） . 這一不等式稱為柯西許瓦茲（ Couchy??Schwarz）不等式 . 【證】 令 2( ) {[ ] }, .g t E V tW t R? ? ? 顯然 2 2 2 20 ( ) [ ( ) ] [ 2 ]g t E V tW E V tVW t W? ? ? ? ? ? 2 2 2[ ] 2 [ ] [ ] , .E V t E V W t E W t R? ? ? ? ? 可見此關(guān)于 t 的二次式非負(fù)，故其判別式 Δ≤0， 即 2 2 20 [ 2 ( ) ] 4 ( ) ( )E VW E W E V? ? ? ? 2 2 24 {[ ( ) ] ( ) ( ) }.E V W E V E W?? 故 2 2 2[ ( ) ] ( ) ( ) } .E VW E V E W? X 服從參數(shù) λ=1/5 的指數(shù)分布 .設(shè)備定時(shí)開機(jī)，出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)，而在無(wú)故障的情況下工作 2 小時(shí)便關(guān)機(jī) .試求該設(shè)備每次開機(jī)無(wú)故障工作的時(shí)間 Y 的分布函數(shù) F（ y） . 【解】 設(shè) Y 表示每次開機(jī)后無(wú)故障的工作時(shí)間，由題設(shè)知設(shè)備首次發(fā)生故障的等待時(shí)間 X~E(λ),E(X)= 1? =5. 依題意 Y=min(X,2). 對(duì)于 y0,f(y)=P{Y≤y}=0. 對(duì)于 y≥2,F(y)=P(X≤y)=1. 對(duì)于 0≤y2,當(dāng) x≥0 時(shí)，在 (0,x)內(nèi) 無(wú)故障的概率分布為 P{X≤x}=1??e??λx,所以 F(y)=P{Y≤y}=P{min(X,2)≤y}=P{X≤y}=1??e??y/5. 、乙兩箱中裝有同種產(chǎn)品，其中甲箱中裝有 3 件合格品和 3 件次品，乙箱中僅裝有 3 件合格品 .從甲箱中任取 3 件產(chǎn)品放乙箱后，求：（ 1）乙箱中次品件數(shù) Z 的數(shù)學(xué)期望；（ 2）從乙箱中任取一件產(chǎn)品是次品的概率 . 【解】 （ 1） Z 的可能取值為 0， 1， 2， 3， Z 的概率分布為 33336CC{} CkkP Z k ??? , 0,1,2, ? Z=k 0 1 2 3 Pk 120 920 920 120 因此， 1 9 9 1 3( ) 0 1 2 3 .2 0 2 0 2 0 2 0 2EZ ? ? ? ? ? ? ? ? ? (2) 設(shè) A 表示事件 “從 乙箱中任取出一件產(chǎn)品是次品 ”，根據(jù)全概率公式有 30( ) { } { | }kP A P Z k P A Z k?? ? ?? 1 9 1 9 2 1 3 0 2 0 6 2 0 6 2 0 6 4? ? ? ? ? ? ? ? ? X（毫米）服從正態(tài)分布 N（ μ,1），內(nèi)徑小于 10 或大于 12 為不合格品，其余為合格品 .銷售每件合格品獲利，銷售每件不合格品虧損，已知銷售利潤(rùn) T（單位：元）與銷售零件的內(nèi)徑 X 有如下關(guān)系 T=???????????.12,5,1210,20,10,1XXX若若若 問(wèn)：平均直徑 μ取何值時(shí)，銷售一個(gè)零件的平均利潤(rùn)最大？ 【解】 ( ) { 10 } 20 { 10 12 } 5 { 12 }E T P X P X P X? ? ? ? ? ? ? ? { 1 0 } 2 0 { 1 0 1 2 } 5 { 1 2 }( 1 0 ) 2 0 [ ( 1 2 ) ( 1 0 ) ] 5 [ 1 ( 1 2 ) ]2 5 ( 1 2 ) 2 1 ( 1 0 ) 5 .P X u u P u X u u P X u uu u u uuu? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 故 2 /2d ( ) 12 5 ( 1