Stochastic Process

HW3

1

计算次序统计量 X(r) 的分布.

考虑事件 {X(r)[x,x+Δx)} . 当 Δx0 时,该事件发生当且仅当:

这样的分组方式共有

(n1)(n1r1)=n(n1)!(r1)!(nr)!=n!(nr)!(r1)!

种,且对于每一组分组,其出现的概率为

P(X(r)[x,x+Δx))=P(X(1)<x,,X(r1)<x,xX(r)<x+Δx,X(r+1)x+Δx,,X(n)x+Δx)=[P(X(1)<x)]r1P(xX(r)<x+Δx)[P(X(n)x+Δx)]nr=Fr1(x)(F(x+Δx)F(x))[1F(x+Δx)]nr.

X(r) 的分布函数为 Fr(x),概率密度函数为 fr(x),则事件 {X(r)[x,x+Δx)} 发生的概率为

P(xX(r)<x+Δx)=Fr(x+Δx)Fr(x)=n!(nr)!(r1)!Fr1(x)(F(x+Δx)F(x))[1F(x+Δx)]nr,Fr(x+Δx)Fr(x)Δx=n!(nr)!(r1)!Fr1(x)[1F(x+Δx)]nrF(x+Δx)F(x)Δx.

所以,

fr(x)=limΔx0Fr(x+Δx)Fr(x)Δx=n!(nr)!(r1)!Fr1(x)limΔx0[1F(x+Δx)]nrF(x+Δx)F(x)Δx=n!(nr)!(r1)!Fr1(x)[1F(x)]nrf(x).

2

123

P(N(t)N(0)=n)=(λt)nn!eλt=(2t)nn!e2t,n=0,1,2,.

(1)

P(N(3)N(0)=0)=(2t)nn!e2t|t=3,n=0=e6(0.00248).

(2)

事件 A={N(3)N(0)=4},事件 B={N(6)N(0)7},求 P(B|A).

P(N(3)N(0)=0)=(2t)nn!e2t|t=3,n=0=e6,P(N(3)N(0)=1)=(2t)nn!e2t|t=3,n=1=6e6,P(N(3)N(0)=2)=(2t)nn!e2t|t=3,n=2=18e6,P(N(3)N(0)2)=i=02P(N(3)N(0)=i)=25e6.
P(B|A)=P(AB)P(A)=P(N(3)N(0)=4,N(6)N(0)7)P(N(3)N(0)=4)=P(N(3)N(0)=4,N(6)N(3)3)P(N(3)N(0)=4)=P(N(3)N(0)=4)P(N(6)N(3)3)P(N(3)N(0)=4)=P(N(6)N(3)3)=P(N(3)N(0)3)=1P(N(3)N(0)2)=125e6(0.938).

(3)

YExp(0.1),则

fY(y)=λeλy=0.1e0.1y,y>0.

X 为到 6 月底为止发生的交通事故次数,则 XP(12),即

P(X=x)=P(N(6)N(0)=x)=(2t)nn!e2t|t=6,n=x=12xx!e12,x=0,1,2,.

E(X)=12,E(Y)=10.

则总损失为 XY. 由于 X,Y 是相互独立的随机变量,

E(XY)=E(X)E(Y)=120,

即到 6 月底为止因交通事故而导致的总损失的期望值为 120 万元.

3

内含瞎蒙,谨慎参考.

456

记红车、银车和白车的到达过程分别为 N1(t),N2(t),N3(t),所有车的到达过程为 N(t),非白车的到达过程为 N(t),则它们分别为参数为 1,3,5,9,4 的 Poisson 过程.

记第一辆车的到达时间为 T,则

P(T>t)=P(N(t)N(0)=0)=eλt=e9t,t>0,

TExp(9),从而 E(T1)=1/9,第一辆车的到达的平均时间为 10/9 分钟.


X=Wk(1) 为第 k 辆非白车的到达时间,Y=W1(2) 为第一辆白车的到达时间,Z=Wk+1(1) 为第 k+1 辆非白车的到达时间,则所求可以表示为

P(X<Y<Z)=1P(YX)P(YZ)

XΓ(k,4),YΓ(1,5)=Exp(5),ZΓ(k+1,4),从而

fX(x)=4e4x(4x)k1(k1)!,x>0,fY(y)=5e5y,y>0,fZ(z)=4e4z(4z)kk!,z>0.
P(YX)=0<yxf(x,y) dxdy=0+dyy+fX(x)fY(y) dx=0+5e5y dyy+4e4x(4x)k1(k1)! dx=0+5e5ye4yj=0k1(4y)jj! dy=50+e9yj=0k1(4y)jj! dy=5j=0k10+e9y(4y)jj! dy=5j=0k119(49)j=59j=0k1(49)j=1(49)k.

其中,积分

Ik1(y)=y+4e4x(4x)k1(k1)! dx=y+(4x)k1(k1)! de4x=((4x)k1(k1)!e4x|y+y+e4x d(4x)k1(k1)!)=(4y)k1(k1)!+y+e4x4(k1)(4x)k2(k1)! dx=(4y)k1(k1)!+y+4e4x(4x)k2(k2)! dx=(4y)k1(k1)!e4y+Ik2(y).

特别,I0(y)=e4y. 所以,

Ik1=e4yj=0k1(4y)jj!.

积分

Jj=0+e9y(4y)jj! dy=190+(4y)jj! de9y=19((4y)jj!e9y|0+0+4e9y(4y)j1(j1)! dy)=490+e9y(4y)j1(j1)! dy=49Jj1.

特别,J0=1/9. 所以,

Jj=19(49)j.
P(YZ)=1P(Y<Z)=10<y<zg(y,z) dydz=10+dyy+fY(y)fZ(z) dz=10+5e5y dyy+4e4z(4z)kk! dz=10+5e5ye4yj=0k(4y)jj! dy=150+e9yj=0k(4y)jj! dy=15j=0k0+e9y(4y)jj! dy=15j=0k19(49)j=159j=0k(49)j=(49)k+1.

所以,

P(X<Y<Z)=1P(YX)P(YZ)=(49)k(49)k+1=59(49)k.

(如果这么做是对的的话)用结论得了,现场推要出人命的.

image-20230924230503739image-20230924230518358

P(Wk(1)<W1(2))=P(X<Y)=(λ1λ1+λ2)k=(44+5)k=(49)k,P(YX)=1(49)k.P(Wk+1(1)<W1(2))=P(Z<Y)=(λ1λ1+λ2)k+1=(49)k+1,P(X<Y<Z)=1P(YX)P(YZ)=1P(YX)P(Y>Z)=(49)k(49)k+1=59(49)k.