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数理基础概率基础(Probability Foundations) · 概率第1–8讲5/8 · 配套练习模块导览 →
练习

概率第5讲:连续随机变量 | Continuous Random Variables · 练习

练习在给定密度或分布函数下计算概率、中位数与期望,并完成分布函数转换和随机变量生成。

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习题1(概率计算)#

设随机变量XX的概率密度函数为:

f(x)={38x20x20其他f(x) = \begin{cases} \frac{3}{8}x^2 & 0 \leq x \leq 2 \\ 0 & \text{其他} \end{cases}

计算:(1) P(1<X<1.5)P(1 < X < 1.5) (2) 确定常数cc使得P(X>c)=0.25P(X > c) = 0.25


习题2(CDF与PDF转换)#

已知随机变量XX的累积分布函数:

F(x)={0x<0x380x21x>2F(x) = \begin{cases} 0 & x < 0 \\ \frac{x^3}{8} & 0 \leq x \leq 2 \\ 1 & x > 2 \end{cases}

求对应的概率密度函数f(x)f(x)


习题3(中位数计算)#

某城市公交车到站时间间隔TT(分钟)服从概率密度函数:

f(t)=110et/10(t0)f(t) = \frac{1}{10}e^{-t/10} \quad (t \geq 0)

求乘客等待时间的中位数。


习题4(随机变量生成)#

UUniform(0,1)U \sim Uniform(0,1),请使用逆变换法生成服从以下分布的随机变量:

F(x)=1ex2(x0)F(x) = 1 - e^{-x^2} \quad (x \geq 0)

习题5(期望计算)#

已知随机变量XX的概率密度函数:

f(x)={2e2xx00x<0f(x) = \begin{cases} 2e^{-2x} & x \geq 0 \\ 0 & x < 0 \end{cases}

计算:(1) E(X)E(X) (2) E(X2)E(X^2) (3) Var(X)Var(X)


习题6(综合应用)#

某股票价格波动幅度YY(百分比)服从概率密度函数:

f(y)=12πey2/2(<y<)f(y) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}}e^{-y^2/2} \quad (-\infty < y < \infty)

求:(1) P(1<Y<1)P(-1 < Y < 1) (2) E(Y)E(|Y|)


查看参考答案

习题1答案#

(1)

11.538x2dx=[x38]11.5=(3.3751)8=0.2969\int_{1}^{1.5} \frac{3}{8}x^2 dx = \left[ \frac{x^3}{8} \right]_1^{1.5} = \frac{(3.375 - 1)}{8} = 0.2969

(2)

c238x2dx=0.251c38=0.25c=631.817\int_{c}^{2} \frac{3}{8}x^2 dx = 0.25 \Rightarrow 1 - \frac{c^3}{8} = 0.25 \Rightarrow c = \sqrt[3]{6} \approx 1.817


习题2答案#

f(x)=ddxF(x)={3x280x20其他f(x) = \frac{d}{dx}F(x) = \begin{cases} \frac{3x^2}{8} & 0 \leq x \leq 2 \\ 0 & \text{其他} \end{cases}

习题3答案#

解方程:

1et/10=0.5t=10ln26.93分钟1 - e^{-t/10} = 0.5 \Rightarrow t = 10\ln2 \approx 6.93 \text{分钟}


习题4答案#

U=1eX2U = 1 - e^{-X^2},解得:

X=ln(1U)X = \sqrt{-\ln(1-U)}

由于1U1-U也服从Uniform(0,1)Uniform(0,1),可简化为:

X=lnUX = \sqrt{-\ln U}


习题5答案#

(1)

E(X)=02xe2xdx=12E(X) = \int_0^\infty 2x e^{-2x} dx = \frac{1}{2}

(2)

E(X2)=02x2e2xdx=12E(X^2) = \int_0^\infty 2x^2 e^{-2x} dx = \frac{1}{2}

(3)

Var(X)=12(12)2=14Var(X) = \frac{1}{2} - \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{4}


习题6答案#

(1) 标准正态分布概率:

Φ(1)Φ(1)=2Φ(1)10.6827\Phi(1) - \Phi(-1) = 2\Phi(1) - 1 \approx 0.6827

(2) 对称性计算:

E(Y)=20y2πey2/2dy=2π0.7979E(|Y|) = 2\int_0^\infty \frac{y}{\sqrt{2\pi}}e^{-y^2/2} dy = \sqrt{\frac{2}{\pi}} \approx 0.7979

完成练习后,自评一次

建议先独立作答,再展开参考答案进行核对。