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第1章 随机过程的基本概念

解:(1)先求
显然
随机变量 的可能取值只有0,1两种可能,于是
所以
再求F(x,1)
显然
所以
(2)计算
于是
3.设随机过程 共有三条样本曲线
且 试求随机过程 数学期望EX(t)和相关函数Rx(t1,t2)。
解:数学期望
相关函数
4.设随机过程
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。
因此 的数字期望为:
当 时
求其协方差函数:
当 且 时
当 且 时
当 但 即 时
类上当 时
当 时
当 时
13.设随机过程 (随机变量),向 , ,试求 的数字期望和协方差。
解:
14.设随机过程 ,向随机矢量 的协方差阵为 ,试求 的协方程函数。
解:

15.设随机过程 其中X,Y,Z只是相互独立的随机变量,各自的数学期望的0,方差为1,试求 的协方差函数。
(4)Yn的相关函数RY(n, m)。
解:(1)∵Y1=X1故概率分布则为
(2)∵ 可能的取值为0或2,-2
=
(3) 的数字期望为
(4)自样关函数
当m≥n时
∵ ( 相互独立)


∴ 当m≥n时
8.设随机过程 的数字期望为 协方差为 ,而 是一个函数。试求随机过程 的数字期望和协方差函数。
解:随机过程 的数字期望为
(1)
证明:
(2)若 是常数,则
证明:
=
20.设 是均方可导的随机过程,试证
这里 是区间 上的连续函数
证明:只要证
由于
即 [证毕]
其中0<p<1。试求X(t)的一维和二维分布,并求x(t)的数学期望和自相关函数
解:一维分布
二维分布:
X(t)的数字期望
随机过程X(t)的自相关函数为
且 ; 且 ; 且
7.设 是独立同分布的随机序列,其中 的分布列为
Xj
J=1,2,…
P
定义 。试对随机序列 求
(1)Y1的概率分布列;(2)Y2的概率分布列;(3)Yn的数字期望;
解:对于任意t>0因为
∴当x>0时

当 时
∴ 随机过程 的一维分布密度为
5.在题4中,假定随机变量X具有在区间(0,T)中的均匀分布,试求随机过程的数字期望 和自相关函数
解:∵ 随机变量X的概率密度函数为
因此:
6.设随机过程 在每一时刻t的状态只能取0或1的数值,而在不同时刻的状态是相互独立的,且对于任意固定的t有
第一章随机过程的基本概念
1.设随机过程 ,其中 是正常数,而 是标准正态变量。试求 (t)的一维概率分布
解:∵当 即 即 时
若 即 时
当 时
此时
若 时
同理有
综上当: 即 时
2.利用投掷一枚硬币的试验,定义随机过程为
假定“出现正面”和“出现反面”的概率各为 。试确定 的一维分布函数 和 ,以及二维分布函数
解:根据定义
11.设随机过程 ,其中 是正常数,A和Ф是相互独立的随机变量,且A服从在区间[0,1]上的均匀分布,而 服从在区间[0,2π]上的均匀分布,试求 的数字期望和相关函数。
解:
12.设随机过程 ,其中 在区间 中均匀分布的随机变量。试求 的数字期望和协方差函数。
解:∵ 是区间 上均匀分布的随机变量,于是 的概率密度为
的协方差函数为


思考:有没有更为简单的方法呢?
9.给定随机过程 ,对于任意一个数 ,定义另一个随机过程
试证: 的数字期望和相关函数分别为随机过程 的一维和二维分布函数。
证明:设 的一维和二维概率密度分加别为 和

若考虑到对任意的 是离散型随机变量,则有:
10.给定一个随机过程 和常数a,试用 的相关函数表示随机过程 的相关函数。
解:
16.设随机过程 的均方导数存在,试证
证明:
证毕
17.设 是相互独立分别服从正态分布 的随机变量,作随机过程 。试求下则随机变量的数学期望。
解:
18.试证明均方导数的下列性质。
(1)
证明:
(2)若a,b为常数,则
证明:
(3)若 为可微函数,则ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
证明:定义范数: ,易证

19.试证明均方极限的下列性质。
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