数理统计参考问题详解.doc
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1、word习题一1 设总体的样本容量,写出在如下4种情况下样本的联合概率分布. 1; 2; 3; 4.解 设总体的样本为,1对总体,其中:2对总体其中:3对总体4对总体2 为了研究玻璃产品在集装箱托运过程中的损坏情况,现随机抽取20个集装箱检查其产品损坏的件数,记录结果为:1,1,1,1,2,0,0,1,3,1,0,0,2,4,0,3,1,4,0,2,写出样本频率分布、经验分布函数并画出图形.解 设代表各箱检查中抽到的产品损坏件数,由题意可统计出如下的样本频率分布表1.1:表1.1 频率分布表i01 2 34个数6 732 20.3 经验分布函数的定义式为:,据此得出样本分布函数:图1.1 经验
2、分布函数3某地区测量了95位男性成年人身高,得数据(单位:cm)如下:组下限165 167 169 171 173 175 177组上限167 169 171 173 175 177 179人数3 10 21 23 22 11 5试画出身高直方图,它是否近似服从某个正态分布密度函数的图形.解图1.2 数据直方图它近似服从均值为172,方差为5.64的正态分布,即.4设总体X的方差为4,均值为,现抽取容量为100的样本,试确定常数k,使得满足.解 因k较大,由中心极限定理,:所以:查表得:,.5 从总体中抽取容量为36的样本,求样本均值落在到之间的概率.解6 从总体中分别抽取容量为10与15的两
3、个独立的样本,求它们的均值之差的绝对值大于的概率.解 设两个独立的样本分别为:与,其对应的样本均值为:和.由题意知:和相互独立,且:,7 设是总体的样本,试确定C,使得.解 因,如此,且各样本相互独立,如此有:所以:查卡方分位数表:,如此.8 设总体X具有连续的分布函数,是来自总体X的样本,且,定义随机变量:试确定统计量的分布.解 由条件得:,其中.因为互相独立,所以也互相独立,再根据二项分布的可加性,有,.9设是来自总体X的样本,试求。假设总体的分布为:1 2) 3) 4) 解1) 2) 3) 4) 10设为总体的样本,求与。解又因为 ,所以:11设来自正态总体,定义:,计算.解 由题意知,
4、令:,如此12设是总体的样本,为样本均值,试问样本容量应分别取多大,才能使以下各式成立:1;2;3。解1),所以:2)令: 所以: 计算可得:3) 查表可得: ,而取整数,.13设和是两个样本,且有关系式:均为常数,试求两样本均值和之间的关系,两样本方差和之间的关系.解 因: 所以:即:14设是总体的样本.1) 试确定常数,使得,并求出;2) 试确定常数,使得,并求出和.解 1因:,标准化得:,且两式相互独立故:可得:,.2 因:, 所以:, 可得:.15 设分别是分布和分布的分位数,求证.证明 设,如此:所以: 故:.16 设是来自总体的一个样本,求常数,使:.解 易知,如此; 同理,如此
5、又因:,所以与相互独立.所以:计算得:c = 0.976.17设为总体的容量的样本,为样本的样本均值和样本方差,求证: 1; 2; 3.解 1因:, 所以:, 又: 且:与相互独立 所以:2 由1可得:3 因:,所以:18设为总体的样本,为样本均值,求,使得.解所以:查表可得:,即.19设为总体的样本,试求:1的密度函数; 2的密度函数;解 因:, 所以的密度函数为:, 由定理:20设为总体的样本,试求:1; 2解21设为总体的一个样本,试确定如下统计量的分布:1; 2;3解 1因为:所以:,且与相互独立,由抽样定理可得:2因为:,且与相互独立,所以:3因为:,所以:,且与相互独立,由卡方分布
6、可加性得:.22 设总体服从正态分布,样本来自总体,是样本方差,问样本容量取多大能满足?解 由抽样分布定理:,查表可得:,.23从两个正态总体中分别抽取容量为20和15的两独立的样本,设总体方差相等,分别为两样本方差,求.解 设分别为两样本的容量,为总体方差,由题意,又因分别为两独立的样本方差:所以:.24 设总体,抽取容量为20的样本,求概率1;2.解 1因,且各样本间相互独立,所以:故:2因:, 所以:25 设总体,从中抽取一容量为25的样本,试在如下两种情况下的值:1 ;2 未知,但样本标准差.解 1226设为总体的样本,为样本均值和样本方差,当时,求:1 23确定C,使.解 1 2其中
7、,如此 3其中,如此所以:,计算得:. 27 设总体的均值与方差存在,假设为它的一个样本,是样本均值,试证明对,相关系数.证明所以:.28. 设总体,从该总体中抽取简单随机样本,是它的样本均值,求统计量的数学期望.解 因,为该总体的简单随机样本,令,如此有 可得:习题二1 设总体的分布密度为:为其样本,求参数的矩估计量和极大似然估计量 .现测得样本观测值为:0.1,0.2,0.9,0.8,0.7,0.7,求参数的估计值 .解 计算其最大似然估计: 其矩估计为:所以:,.2 设总体X服从区间0, 上的均匀分布,即,为其样本,1)求参数的矩估计量和极大似然估计量;2)现测得一组样本观测值:1.3,
8、0.6,1.7,2.2,0.3,1.1,试分别用矩法和极大似然法求总体均值、总体方差的估计值.解 1矩估计量:最大似然估计量:无解 .此时,依定义可得:2矩法:极大似然估计:.3设是来自总体X的样本,试分别求总体未知参数的矩估计量与极大似然估计量 .总体X的分布密度为:1未知2未知3未知4) 未知5,其中参数未知6,其中参数未知 7未知8)解 1矩法估计:最大似然估计:.2)矩估计:最大似然估计:.3矩估计:联立方程:最大似然估计:,无解,当时,使得似然函数最大,依照定义,同理可得.4) 矩估计:,不存在 最大似然估计:,无解;依照定义,.5)矩估计:即最大似然估计:,无解依定义有:.6) 矩
9、估计: 解方程组可得:最大似然估计: 无解,依定义得, 解得 .7)矩估计:最大似然估计:.8)矩估计:最大似然估计:.4. 设总体的概率分布或密度函数为,其中参数,记,样本来自于总体X,如此求参数的最大似然估计量 .解 记如此;.5 设元件无故障工作时间X具有指数分布,取1000个元件工作时间的记录数据,经分组后得到它的频数分布为: 组中值 5 15 25 35 45 55 65频 数 365 245 150 100 70 45 25如果各组中数据都取为组中值,试用最大似然法求参数的点估计.解 最大似然估计:.6 某种灯泡寿命服从正态分布,在某星期所生产的该种灯泡中随机抽取10只,测得其寿命
10、(单位:小时)为: 1067,919,1196,785,1126,936,918,1156,920,948设总体参数都未知,试用极大似然法估计这个星期中生产的灯泡能使用1300小时以上的概率.解设灯泡的寿命为,极大似然估计为:根据样本数据得到: .经计算得,这个星期生产的灯泡能使用1300小时的概率为0.0075.7. 为检验某种自来水消毒设备的效果,现从消毒后的水中随机抽取50升,化验每升水肠杆菌的个数(假定一升水肠杆菌个数服从Poisson分布),其化验结果如下:大肠杆菌数/升 0 1 2 3 4 5 6 升 数 17 20 10 2 1 0 0试问平均每升水肠杆菌个数为多少时,才能使上述
11、情况的概率为最大?解 设为每升水肠杆菌个数,由3题2问知,的最大似然估计为,所以所以平均每升氺肠杆菌个数为1时,出现上述情况的概率最大 .8 设总体,试利用容量为n的样本,分别就以下两种情况,求出使的点A的最大似然估计量 .1假设时; 2假设均未知时 .解1,的最大似然估计量为,所以 .2的最大似然估计量为,最大似然估计为,由极大似然估计的不变性,直接推出.9设总体X具有以下概率分布: x01/31/4011/31/40201/41/431/61/41/241/601/4求参数的极大似然估计量 .假设给定样本观测值:1,0,4,3,1,4,3,1,求最大似然估计值 .解 分别计算,时样本观测值
12、出现的概率:由最大似然估计可得:.10设总体X具有以下概率分布:, 求参数的最大似然估计量 .解最大似然估计应该满足:结果取决于样本观测值.11 设是总体X的样本,设有下述三个统计量:指出中哪几个是总体均值a=EX的无偏估计量,并指出哪一个方差最小?解,所以 无偏,方差最小.12设总体,为其样本,1求常数,使为的无偏估计量;2求常数,使为的无偏估计量 .解1令 得 .2令 .13设是来自总体X的样本,并且EX =,DX = ,是样本均值和样本方差,试确定常数,使是的无偏估计量 .解所以 .14 设有二元总体,为其样本,证明:是协方差的无偏估计量 .证明 由于所以:,证毕 .15设总体,样本为,
13、是样本方差,定义,试比拟估计量,哪一个是参数的无偏估计量?哪一个对的均方误差最小?解 1所以 是的无偏估计2所以,可以看出最小 .16设总体,为样本,试证:与都是参数的无偏估计量,问哪一个较有效?解所以 比拟有效.17 设,是的两个独立的无偏估计量,并且的方差是的方差的两倍 .试确定常数c1, c2,使得为的线性最小方差无偏估计量 .解:设 当,上式达到最小,此时 .18. 设样本来自于总体X,且(泊松分布),求,并求C-R不等式下界,证明估计量是参数的有效估计量 .解所以其C-R方差下界为 所以 是参数有效估计量.19 设总体X具有如下密度函数,是来自于总体X的样本,对可估计函数,求的有效估
14、计量,并确定R-C下界 .解因为似然函数所以取统计量得=,所以是无偏估计量令 T是有效估计量,由所以 C-R方差下界为.20设总体X服从几何分布:,对可估计函数,如此1求的有效估计量;2求;3验证的相合性 .解 1因为似然函数所以取统计量 .又因为 所以是的无偏估计量,取,由定理2.3.2得到,是有效估计量2所以 是相合估计量 .21 设总体X具有如下密度函数,是来自于总体X的样本,是否存在可估计函数以与与之对应的有效估计量?如果存在和,请具体找出,假设不存在,请说明为什么 .解 因为似然函数所以令 所以是的无偏估计量,取,由定理2.3.2得到,是有效估计量所以:是有效估计量.22 设是来自于
15、总体X的样本,总体X的概率分布为:1) 求参数的极大似然估计量;2) 试问极大似然估计是否是有效估计量?如果是,请求它的方差和信息量;3) 试问是否是相合估计量?解 1得到最大似然估计量2所以所以是无偏估计量,是有效估计量信息量3所以,T也是相合估计量 .23 设样本来自总体,并且的区间估计为,问以多大的概率推断参数取值于此区间 .解 设以概率推断参数取值于,在方差为1条件下,推断参数的置信度为的置信区间为所以 ,得到即以概率推断参数取值于.24 从一批螺钉中随机地取16枚,测得其长度(单位:cm)为: 2.14,2.10,2.13,2.15,2.13,2.12,2.13,2.10,2.15,
16、设钉长分布为正态,在如下两种情况下,试求总体均值的90%置信区间,1假设=0.01cm; 2假设未知;解 因为1) 计算所以置信区间为2) 计算所以置信区间为.25 测量铝的密度16次,测得试求铝的比重的0.95的置信区间(假设铝的比重服从正态分布) .解 这是正态分布下,方差未知,对于均值的区间估计:因为计算 所以 置信区间为 .26在方差的正态总体下,问抽取容量n为多大的样本,才能使总体均值的置信度为的置信区间长度不大于l?解 均值的置信度为的置信区间为要使即 .27 从正态总体中抽取容量为n的样本,如果要求其样本均值位于区间(1.4, 5.4)的概率不小于0.95,问样本容量n至少应取多
17、大?解,所以.28X的简单随机样本值 . .1) 求参数a的置信度为0.95的置信区间;2) 求EX的置信度为0.95的置信区间 .解 1服从正态分布,按照正态分布均值的区间估计,其置信区间为,由题意,从总体X中抽取的四个样本为:其中,代入公式,得到置信区间为2,由1知道的置信区间为,所以置信区间为.29 随机地从A批导线中抽取4根,并从B批导线中抽取5根,测得其电阻()为:设测试数据分别服从和,并且它们相互独立,又均未知,求参数的置信度为95%的置信区间 .解 由题意,这是两正太总体,在方差未知且相等条件下,对总体均值差的估计: 置信区间为计算得 所以.30 有两位化验员A、B,他们独立地对
18、某种聚合物的含氯量用一样方法各作了10次测定,其测定值的方差依次为0.5419和0.6065,设与分别为A、B所测量数据的总体的方差(正态总体),求方差比/的置信度为95%的置信区间 .解 由题意,这是两正太总体方差比的区间估计: 置信区间为计算得 所以置信为 .31随机地取某种炮弹9发做试验,测得炮口速度的样本标准差s=11(m/s),设炮口速度服从正态分布,求这种炮弹的炮口速度的标准差的置信度为95%的置信区间 .解 由题意标准差的置信度为的置信区间为计算得所以 置信区间为 .32在一批货物的容量为100的样本中,经检验发现16个次品,试求这批货物次品率的置信度为95%的置信区间解 设表示
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