Stochastic Process

HW2

1

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P(X(s+t)−X(s)=n)=(λt)nn!e−λt=(3t)nn!e−3t,n=0,1,2,⋯.

以早上 8 点作为时间零点.

(a)

取 s=0,t=2,n=0,则

P(X(2)−X(0)=0)=e−6≈0.00248.

(b)

记小王的等待时间为 T,则事件 {T>t} 发生当且仅当在 [2,t+2] 上没有客户到达,所以

P(T>t)=P(X(2+t)−X(2)=0)=e−3t,P(T⩽t)=1−e−3t,

其中 t>0. 所以等待时间 T∼Exp(3).

2

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P(X(s+t)−X(s)=n)=(λt)nn!e−λt=(4t)nn!e−4t,n=0,1,2,⋯.

(a)

P(X(1)−X(0)=0)=e−4,P(X(1)−X(0)=1)=4e−4,P(X(1)−X(0)<2)=P(X(1)−X(0)=0)+P(X(1)−X(0)=1)=5e−4≈0.0916.

(b)

记 A={X(1)−X(0)=6},B={X(3)−X(2)<2},求 P(B|A).

由于 X 是独立增量过程,事件 A,B 相互独立,故

P(B|A)=P(B)=P(X(3)−X(2)<2)=P(X(1)−X(0)<2)=5e−4≈0.0916.

3

计算正态分布的矩母函数.

设 X∼N(μ,σ2),则 X 的矩母函数为

g(t)=E[etX]=∫−∞+∞etx⋅12πσe−(x−μ)22σ2 dx.

令 y=(x−μ)/σ,则 x=μ+σy,dx=σdy.

g(t)=∫−∞+∞etx⋅12πσe−(x−μ)22σ2 dx=∫−∞+∞et(μ+σy)⋅12πσe−y22σ dy=12πetμ∫−∞+∞e−y22+σty dy=12πeσ22t2+μt∫−∞+∞e−12(y−σt)2 dy=e12σ2t2+μt∫−∞+∞12πe−z22 dz(z=y−σt)=e12σ2t2+μt.