Stochastic Process

HW4

如有错误,烦请指正.

1

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根据非齐次 Poisson 过程的定义,错误.

2

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由题得

(X(t1+h),X(t2+h),,X(tn+h))=d(X(t1),X(t2),,X(tn))

此为严平稳过程.

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3

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X 的矩母函数为 ψ(t),则

E(X)=ddtψ(t)|t=0=ψ(0),E(X2)=d2dt2ψ(t)|t=0=ψ(0).

所以

Var(X)=E(X2)(E(X))2=ψ(0)ψ2(0).

4

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考虑 n[0,t] 上均匀分布的独立随机变量 X1,X2,,Xn,则

fXi(x)=fX(x)=1t,0xt,FX(x)=0tfX(x) dx=xt,0xt.

Y=maxi{Xi},则

FY(x)=Fn(x)=xntn,0xt.

根据定理 4,

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已知在 [0,t] 内事件发生 n 次,则第 n 次到达时间 Tn 与顺序统计量 X(n)=maxi{Xi}=Y 有着相同分布,即

FTn|N(t)=n(x)=FY(x),E(Tn|N(t)=n)=E(Y)=0tx dFY(x)=0txnxn1tn dx=ntn0txn dx=ntnxn+1n+1|0t=ntntn+1n+1=ntn+1.

5

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以下视“每盏灯烧坏的概率”为强度(速率).

N1(t) 为两盏灯都可照明时某一盏灯烧坏的过程,N2(t) 为只有一盏灯时它烧坏的过程,则它们分别为强度为 λ1=0.02λ2=0.05 的 Poisson 过程.

T1N1(t) 的第一个事件(即两盏灯都可照明时某一盏灯烧坏)的到达时间,T2N2(t) 的第一个事件(即只有一盏灯时它烧坏)的到达时间,则 T1Exp(0.02)T2Exp(0.05)E(T1)=50E(T2)=20.

T 为两盏灯都可照明到两盏灯都烧坏的时间间隔,则 T=T1+T2,从而 E(T)=E(T1+T2)=E(T1)+E(T2)=70.

所以,

E(T2)E(T)=2070=27,

即从长远看办公室仅有一盏灯工作的时间所占的比例是 2/7

当两盏灯都烧坏时将更换它们,相当于回到 t=0 时刻,所以两次替换之间的时间间隔的期望值实际上就是 E(T)=70,即 70 天.