概率论与数理统计习题二答案1.一袋中有5只乒乓球，编号为1，2，3，4，5，在其中同时取3只，以X 表示取出的3只球中的最大号码，写出随机变量X 的分布律. 【解】X 的可能取值为3,4,5，其取不同值的概率为以X 表示取出的次品个数，求： （1） X 的分布律；（2） X 的分布函数并作图； (3)133{},{1},{1},{12}222P X P X P X P X ≤<≤≤≤<<. 【解】X 的可能取值为0,1,2，其取不同值的概率为（2） 当0x <时，{}()0F x P X x =≤=当01x ≤<时，{}{}22()035F x P X x P X =≤===当12x ≤<时，{}{}{}34()0135F x P X x P X P X =≤==+==当2x ≥时，{}{}{}{}()0121F x P X x P X P X P X =≤==+=+== 故X 的分布函数(3)3.射手向目标独立地进行了3次射击，每次击中率为0.8，求3次射击中击中目标的次数的分布律及分布函数，并求3次射击中至少击中2次的概率.【解】设X 表示3次射击中击中目标的次数.则X 的可能取值为0，1，2，3，显然~(3,0.8)X b 其取不同值的概率为分布函数3次射击中至少击中2次的概率为 4.（1） 设随机变量X 的分布律为{}!kP x k ak λ==，其中k =0，1，2，…，λ＞0为常数，试确定常数a .（2） 设随机变量X 的分布律为{}aP x k N==， k =1，2，…，N ， 试确定常数a . 【解】（1） 由分布律的性质知故 ea λ-=(2) 由分布律的性质知即 1a =.5.甲、乙两人投篮，投中的概率分别为0.6,0.7,今各投3次，求： （1） 两人投中次数相等的概率;（2） 甲比乙投中次数多的概率. 【解】设X 、Y 分别表示甲、乙投中次数，则~(3,0.6)X b ,~(3,0.7)Y b(1) {}{}{}{}{}0,01,12,23,3P X Y P X Y P X Y P X Y P X Y ====+==+==+==33121233(0.4)(0.3)C 0.6(0.4)C 0.7(0.3)=++22223333C (0.6)0.4C (0.7)0.3(0.6)(0.7)+(2) {}{}{}{}1,02,03,0P X Y P X Y P X Y P X Y >===+==+==31232233(0.6)C 0.7(0.3)(0.6)C (0.7)0.3++=0.2436.设某机场每天有200架飞机在此降落，任一飞机在某一时刻降落的概率设为0.02，且设各飞机降落是相互独立的.试问该机场需配备多少条跑道，才能保证某一时刻飞机需立即降落而没有空闲跑道的概率小于0.01(每条跑道只能允许一架飞机降落)？【解】设X 为某一时刻需立即降落的飞机数，则~(200,0.02)X b ，设机场需配备N 条跑道，根据题意有 即2002002001C (0.02)(0.98)0.01k k kk N -=+<∑利用泊松定理近似计算查表得N ≥9.故机场至少应配备9条跑道.7.有一繁忙的汽车站，每天有大量汽车通过，设每辆车在一天的某时段出事故的概率为0.0001,在某天的该时段内有1000辆汽车通过，问出事故的次数不小于2的概率是多少（利用泊松定理）？【解】设X 表示出事故的次数，则X ~b （1000，0.0001）8.已知在五重贝努里试验中成功的次数X 满足P {X =1}=P {X =2}，求概率P {X =4}. 【解】设在每次试验中成功的概率为p ，则故 13p =所以 4451210(4)C ()33243P X ===. 9.设事件A 在每一次试验中发生的概率为0.3，当A 发生不少于3次时，指示灯发出信号， （1） 进行了5次独立试验，试求指示灯发出信号的概率；（2） 进行了7次独立试验，试求指示灯发出信号的概率. 【解】设B 表示指示灯发出信号（1） 设X 表示5次独立试验中A 发生的次数，则~(5,0.3)X B 。

所求概率为(2) 令Y 表示7次独立试验中A 发生的次数，则~(7,0.3)Y B ，所求概率为 10.某公安局在长度为t 的时间间隔内收到的紧急呼救的次数X 服从参数为2t的泊松分布，而与时间间隔起点无关（时间以小时计）.（1） 求某一天中午12时至下午3时没收到呼救的概率；（2） 求某一天中午12时至下午5时至少收到1次呼救的概率. 【解】2t λ=（1）31.52λ== {} 1.501.5e ,0,1,2,!k k P X k k k -∞====∑L 从而 32(0)e 0.2231P X -===(2) 52.52λ== {} 2.502.5e ,0,1,2,!k k P X k k k -∞====∑L 11.设 P {X =k }=kk k p p --22)1(C , k =0,1,2P {Y =m }=mm m p p --44)1(C , m =0,1,2,3,4分别为随机变量X ，Y 的概率分布，如果已知P {X ≥1}=59，试求P {Y ≥1}. 【解】因为5(1)9P X ≥=，所以 4(1)9P X <=. 即 24(0)(1)9P X p ==-= ，可得 1.3p =从而 465(1)1(0)1(1)0.8024781P Y P Y p ≥=-==--=≈ 12.某教科书出版了2000册，因装订等原因造成错误的概率为0.001，试求在这2000册书中恰有5册错误的概率.【解】令X 为2000册书中错误的册数，则X~b (2000,0.001).利用泊松定理近似计算,13.进行某种试验，成功的概率为34，失败的概率为14.以X 表示试验首次成功所需试验的次数，试写出X 的分布律，并计算X 取偶数的概率。

【解】X 的可能取值为 1,2,3,L ，X 的分布律为X 取偶数的概率为14.有2500名同一年龄和同社会阶层的人参加了保险公司的人寿保险.在一年中每个人死亡的概率为0.002，每个参加保险的人在1月1日须交12元保险费，而在死亡时家属可从保险公司领取2000元赔偿金.求： （1） 保险公司亏本的概率;（2） 保险公司获利分别不少于10000元、20000元的概率. 【解】以“年”为单位来考虑.（1） 在1月1日，保险公司总收入为2500×12=30000元.设1年中死亡人数为X ，则~(2500,0.002)X b ，则所求概率为 由于n 很大，p 很小，λ=np =5，故用泊松定理近似计算，有 (2) P (保险公司获利不少于10000)即保险公司获利不少于10000元的概率在98%以上P （保险公司获利不少于20000）(30000200020000)(5)P X P X =-≥=≤ 即保险公司获利不少于20000元的概率约为62% 15.已知随机变量X 的密度函数为f (x )=A e -|x |, -∞<x <+∞,求：（1）A 值；（2）P {0<X <1}; (3) F (x ). 【解】（1） 由()d 1f x x ∞-∞=⎰得故 12A =. (2) 11011(01)e d (1e )22x p X x --<<==-⎰(3) 当x <0时，11()e d e 22x x x F x x -∞==⎰ 当x ≥0时，0||0111()e d e d e d 222x x x x x F x x x x ---∞-∞==+⎰⎰⎰ 故 1e ,02()11e 02xx x F x x -⎧<⎪⎪=⎨⎪-≥⎪⎩16.设某种仪器内装有三只同样的电子管，电子管使用寿命X 的密度函数为求：（1） 在开始150小时内没有电子管损坏的概率；（2） 在这段时间内有一只电子管损坏的概率； （3） F （x ）. 【解】（1）电子管寿命小于150小时的概率为 150小时内没有电子管损坏的概率为(2) 在这段时间内有一只电子管损坏的概率为 1223124C ()339p == (3) 当x <100时F （x ）=0当x ≥100时()()d x F x f t t -∞=⎰故 1001,100()0,0x F x xx ⎧-≥⎪=⎨⎪<⎩ 17.在区间［0，a ］上任意投掷一个质点，以X 表示这质点的坐标，设这质点落在［0，a ］中任意小区间内的概率与这小区间长度成正比例，试求X 的分布函数. 【解】 由题意知X ~∪[0,a ]，密度函数为故当x <0时F （x ）=0当0≤x ≤a 时01()()d ()d d xx xx F x f t t f t t t a a-∞====⎰⎰⎰当x >a 时，F （x ）=1即分布函数18.设随机变量X 在[2，5]上服从均匀分布.现对X 进行三次独立观测，求至少有两次的观测值大于3的概率. 【解】X ~U [2,5]，即故所求概率为 19.设顾客在某银行的窗口等待服务的时间X （以分钟计）服从指数分布1()5E .某顾客在窗口等待服务，若超过10分钟他就离开.他一个月要到银行5次，以Y 表示一个月内他未等到服务而离开窗口的次数，试写出Y 的分布律，并求P {Y ≥1}. 【解】依题意知1~()5X E ，即其密度函数为该顾客未等到服务而离开的概率为2~(5,e )Y b -,即其分布律为20.某人乘汽车去火车站乘火车，有两条路可走.第一条路程较短但交通拥挤，所需时间X 服从N （40，102）；第二条路程较长，但阻塞少，所需时间X 服从N （50，42）. （1） 若动身时离火车开车只有1小时，问应走哪条路能乘上火车的把握大些？ （2） 又若离火车开车时间只有45分钟，问应走哪条路赶上火车把握大些？ 【解】（1） 若走第一条路，X~N （40，102），则若走第二条路，X~N （50，42），则 故走第二条路乘上火车的把握大些. （2） 若X~N （40，102），则 若X~N （50，42），则故走第一条路乘上火车的把握大些. 21.设X ~N （3，22），（1） 求P {2<X ≤5}，P {-4<X ≤10}，P {｜X ｜＞2}，P {X ＞3}; （2） 确定c 使P {X ＞c }=P {X ≤c }. 【解】（1） 23353(25)222X P X P ---⎛⎫<≤=<≤⎪⎝⎭(2) 由()()P X c P X c >=≤ 得 33332222X c X c P P ----⎛⎫⎛⎫>=≤ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭即 33122c c ΦΦ--⎛⎫⎛⎫-=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，30.52c Φ-⎛⎫= ⎪⎝⎭，故3c =. 22.由某机器生产的螺栓长度（cm ）X ~N （10.05,0.062）,规定长度在10.05±0.12内为合格品,求一螺栓为不合格品的概率. 【解】10.050.12(|10.05|0.12)0.060.06X P X P ⎛-⎫->=>⎪⎝⎭23.一工厂生产的电子管寿命X （小时）服从正态分布N （160，σ2），若要求P {120＜X ≤200}≥0.8，允许σ最大不超过多少？ 【解】120160160200160(120200)X P X P σσσ---⎛⎫<≤=<≤⎪⎝⎭故4031.251.29σ≤= 24.设随机变量X 分布函数为F （x ）=e ,0,(0),00.xt A B x ,x λ-⎧+≥>⎨<⎩（1） 求常数A ，B ；（2） 求P {X ≤2}，P {X ＞3}； （3） 求分布密度f （x ）.【解】（1）由00lim ()1lim ()lim ()x x x F x F x F x →+∞→+→-=⎧⎪⎨=⎪⎩得11A B =⎧⎨=-⎩（2） 2(2)(2)1e P X F λ-≤==-(3) e ,0()()0,0x x f x F x x λλ-⎧≥'==⎨<⎩25.设随机变量X 的概率密度为f （x ）=⎪⎩⎪⎨⎧<≤-<≤.,0,21,2,10,其他x x x x 求X 的分布函数F （x ），并画出f （x ）及F （x ）.【解】当x <0时F （x ）=0当0≤x <1时 0()()d ()d ()d xxF x f t t f t t f t t -∞-∞==+⎰⎰⎰当1≤x<2时 ()()d xF x f t t -∞=⎰当x ≥2时 ()()d 1xF x f t t -∞==⎰故 220,0,012()21,1221,2x x x F x x x x x <⎧⎪⎪≤<⎪=⎨⎪-+-≤<⎪⎪≥⎩26.设随机变量X 的密度函数为（1）(),0xf x aeλλ-=> f (x )=a e -|x |,λ>0;(2) 2,011(),120,bx x f x x x <<⎧⎪⎪=≤<⎨⎪⎪⎩其它试确定常数a ,b ，并求其分布函数F （x ）. 【解】（1） 由()d 1f x x ∞-∞=⎰知 ||021e d 2e d x x aa x a x λλλ∞∞---∞===⎰⎰故 2a λ=即密度函数为 e ,02()e 02xx x f x x λλλλ-⎧>⎪⎪=⎨⎪≤⎪⎩当x ≤0时 1()()d e d e 22xxx x F x f x x x λλλ-∞-∞===⎰⎰当x >0时 0()()d e d e d 22xxxx F x f x x x x λλλλ--∞-∞==+⎰⎰⎰故其分布函数 (2) 由12201111()d d d 22b f x x bx x x x ∞-∞==+=+⎰⎰⎰得 b =1即X 的密度函数为 当x ≤0时F （x ）=0 当0<x <1时0()()d ()d ()d xxF x f x x f x x f x x -∞-∞==+⎰⎰⎰当1≤x <2时012011()()d 0d d d xxF x f x x x x x x x-∞-∞==++⎰⎰⎰⎰当x ≥2时F （x ）=1 故其分布函数为27.求标准正态分布的上α分位点， （1）α=0.01，求z α;（2）α=0.003，求z α，/2z α.【解】（1） 由 (),0.01P X z ααα>== 可得即 0.01()0.99z Φ= 故 0.01 2.33z = （2）由 (),0.003P X z ααα>== 可得 即 0.003()0.997z Φ= 查表得 2.75z α= 由/2()0.0015P X z α>=得即 /2()0.9985z αΦ= 查表得 /2 2.96z α=求Y =X 的分布律.【解】Y 可取的值为0，1，4，9故Y 的分布律为29.设P {X =k }=(2)k, k =1,2,…,令 求随机变量X 的函数Y 的分布律.【解】随机变量Y 的可能取值为 1,1-，其分布律为 30.设X ~N （0，1）.（1） 求Y =e X 的概率密度； （2） 求Y =2X 2+1的概率密度； （3） 求Y =｜X ｜的概率密度.【解】因为~(0,1)X N ,所以X 的密度函数为 （1） 当y ≤0时，()()0Y F y P Y y =≤=当y >0时，()()(e )(ln )xY F y P Y y P y P X y =≤=≤=≤故2ln 2d ()1()(ln ),0d yY Y x F y f y f y y y y -===> (2)由 2211Y X =+≥可知当y ≤1时，()()0Y F y P Y y =≤=当y >1时，2()()(21)Y F y P Y y P X y =≤=+≤故d ()()d Y Y XX f y F y f f y ⎤⎛==+⎥ ⎥⎝⎦(3) 由Y =｜X ｜可知 (0)1P Y ≥=当y ≤0时()()0Y F y P Y y =≤=当y >0时()(||)()Y F y P X y P y X y =≤=-≤≤ 故d()()()()d Y Y X X f y F y f y f y y==+- 31.设随机变量X ~U （0,1），试求： （1） XY e =的分布函数及密度函数； （2） 2ln Z X =-的分布函数及密度函数.【解】X 的概率密度为 1,01()0,X x f x <<⎧=⎨⎩其它（1） 由 (01)1P X <<=,XY e =,得 (1e)1P Y <<=当1y ≤时 ，()()0Y F y P Y y =≤=当1<y <e 时 ，()(e )(ln )XY F y P y P X y =≤=≤ 当y ≥e 时，()(e )1XY F y P y =≤=即分布函数故Y 的密度函数为（2） 由P （0<X <1）=1，2ln Z X =-，可得 (0)1P Z >=当z ≤0时，()()0Z F z P Z z =≤=当z >0时，()()(2ln )Z F z P Z z P X z =≤=-≤即分布函数故Z 的密度函数为32.设随机变量X 的密度函数为试求Y =sin X 的密度函数.【解】因为(0)1P X π<<=,由 Y =sin X 可知 (01)1P Y <<= ， 当y ≤0时，()()0Y F y P Y y =≤=当0<y <1时，()()(sin )Y F y P Y y P X y =≤=≤ 当y ≥1时，()1Y F y = 故Y 的密度函数为33.设随机变量X 的分布函数如下：试填上(1),(2),(3)项. 【解】由lim ()1x F x →∞=知②填1。