Файл: Богданов, В. Н. Теория вероятностей (учебное пособие).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.10.2024

Просмотров: 74

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

90

 

вероятность

того, что время свободного

пробега меньше

X . Тогда искомая вероятность

 

 

 

 

 

Для решения задачи необходимо найти

 

 

 

 

 

Способ

нахождения

аналогичен использованному

в

предыдущей за-

заче.

Событие -

молекула получила

столкновение

за время

X .

р(Л)-(ЧОс)

• Событие Ъ - молекула

не

получила

столкновений

за

время

X ,

но имела

столкновение за

время &Х .

Используя правило

умножения вероятностей и условие задачи,получим :р (1Ь)-||'Г*(.х)]кдое,

Далее

имеем:

 

- к * - » * * ) - \ ч £ )

* |чво

 

(вероятность столкновения за время

 

 

 

 

Рw

+ А г-(х) - р(X1)fb-r-(X)] V- АХ

 

 

 

 

Отсюна, при й х —» 0 получим:

UilEJJSJ— -

у-п1л,

 

 

 

 

 

 

'- К х )

 

 

 

 

Интегрируем уравнение, находим

 

 

 

 

Время всегда положительно, т .е . О

 

Из условия F W -0

находим С «

0.

 

-nx.

~пх

 

 

Искомая вероятность:

 

 

 

|р( J w 'X ) - М + £/

-

& .

 

10.

На телеграфной

линии <АЪ длиной

Ь произошел разры

ти вероятность того,

что точка разрыва

удалена

от J}

на расстоя­

ние не

менее

&> .

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

Случайная величина

X

- расстояние

от точки

до точки разрыва. Поскольку разрыв равновозможен в любом месте,

случайная

величина

X

имеет равномерную плотность распределения

чнаервале

от

0

до

Ь

:

 

 

 

О

при

Х <0

 

ч м- t

при

 

 

 

 

 

.0

при

 

л .

f

Постоянную

С

найдем

из условия

. Получаем


91

Искомая вероятность

есть

вероятность

того, что величина X

окажет­

ся в интервале от

Cl

до t

. Используя

Формулу вероятности

попадания

случайной величины

в

заданный интервал, имеем;

 

 

< 7v < £) -

|<{ [Тс')oix Г j-ij clX г.

 

I I .

 

 

 

0,

 

 

ci-

 

На плоскости проведены параллельные линии, расстояния меж­

ду которыми попеременно равны.1,5 см и В см. Наудачу бросается круг

диаметра 2,5 см. Найти вероятность того, что круг не будет пересе­

кать ни одной прямой,

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

Вся плоскость

является разбитой на одинаковые

 

 

 

 

полосы,

шириной 8 + 1,5 « 9,5 см. Достовер­

 

 

 

 

но, что в одной из них окажется центр бро-

 

 

 

 

шенного круга. Поэтому можем рассмотреть

 

 

 

 

произвольную полосу. Поместим ось X

так,

 

 

 

 

как

показано на рисунке. Тогда координата

 

 

 

 

центра

кр;>га есть случайная величина

X .

 

 

 

 

Любое её значение ра*новероятьо в интерва­

 

 

 

 

ле

от

0

до 9 ,5 см (равномерная плотность),

Имеем;

 

 

ГО при

3*40

 

 

 

 

 

при

 

 

 

 

 

 

 

U

при

£ > 3, f

 

Круг не пересекает параллельных прямых, воли его центр лежит в ин­

тервале

от (I,S’ +

^

) до

0 ,5“ -

^

) .

 

Поэтому

искомая

вероятность

есть вероятность ‘для случайной величи­

ны X.

оказаться

в

этом

интервале:

 

 

 

 

 

 

ъл*

 

 

{Х<Ъ,1 5 ) г J

12.

В круге радиуса

проводятся хорды параллельно заданно­

му направлению. ЕаЗэи вероятность того , что длина наудачу взятой

хорды не более

W,

 


92

Р е ш е н и е , Пусть хорды проводятся вертикально. Случайная

величине X. - абсцисса середины хорды. Она имеет равномерную плот­

ность распределения в интервале от -

до + Rj %

 

 

 

 

Опри

%{'§*

н и

t при

V

Опри Х7 R,

"U—\I \« JL.Y1•*1Р

Длина хорды -М |- ^

же является случайной величиной,

если i x i ^ S r, / то i h r . * .

Следовательно,, $скома^ вероятность

так-

равная

р { т

^

) - \ >

’% )•-1- 1э ( щ О ? я > -| " Г W

- i - | ’

 

{ \1 г ь

 

 

 

 

 

 

 

13в Найти вероятность того* что попавшая впдилиндрическую

ми­

шень

стрела

рикошетирует. Рикошет

возможен’ в том случаев

когда

угол

между

стрелой и нормалью к поверхности цилиндра больше

Плос­

кость

движения стрелы нормальна оси

цилиндра,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

Р е

ш е н и ' е .

Абсцисса точки

попадания -

случайная

величина

о

Оаа имеет в интервале от -

^

до + e R,

з где

R.

- радиус

 

 

 

 

цилиндра, равномерную плотность

 

 

 

 

 

 

 

О при X

 

 

 

 

 

О при

 

 

Если (h *

45°, то М; к,

Если

Ь > ‘»5°

70 1%\У ^

'

 

Таким образом, искомая

вероятность равна вероятности того, что слу­

чайная величина X по

абсолютному* значению больше ^

Итак

К W > я ) = 1 - K W < - | ) -

а.

 

< 1


93

Математическое ожидание и дисперсия случайной величины ( к §§ 3 и О

Хо

Найти математическое ожидание

и дисперсию дискретной случай-

 

У

X 0 заданной

рядом распределения*

 

 

 

ной величины

1.... —

 

Р--- J———г—--- ----- - 1 -- --- г— —-—

 

 

} к„

1

1 9

4

 

7

8

 

ХО I

1 5

2 1

|КМ| 0 , 0 5

J.6 , 0 5

Ор2 .

-

0 * 4

од-

 

од

.

0 , 0 5

0 0 5

 

 

 

»—i... -,.i

 

 

.......

ГТПIWtJltt1l*JIJ....i„,■«—.—it

Р е ш е н и е »

Е{Х)-Ьа,в5ч30,0э +‘ЮД1'-}.о,ч+ й‘0,и>«-о||-П5.о,о51-ан>,в5' -1,4.

*

<

+ 0оi14)1'0,i + (IJ- >,H)2‘-e,e54-(a.i-?14)a'-0li>5.

 

2 а Непрерывная

случайвая

величина

X

ямее® пдотяоета

раеаре-

 

 

 

*|3с|

*

 

 

*

I

9 ш г& ш тичее&ое

ожидание

деления s^(pt) s- t*&

о Найти постоянную

и дисперсию»

 

 

 

 

 

 

 

 

+f>

 

 

.,«5 Р е ш е

в

и е .

йеатояннув

® находи

из условия? }

^Wijclfcs

'* . ( ь £ г 'йз£,з|

, С Д т

 

. «

 

>«.

 

,

 

 

 

■о

 

 

 

Е(Х)л jx-<|i%)dx= |*•£,-<,

 

 

 

- как

интеграл

 

 

■*Со

 

*00

 

 

 

 

 

от нечетной ^ункаия*

 

 

 

 

 

 

 

-5о»

 

г

"

■* аО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оО

 

 

>

г

“ 03

вероятностей

 

*

 

 

“V

 

За Интегральная-функция

случайной ведтошы

Л

имеет видs

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГО при %ч-*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1Ч х )

 

с + к<*ль&и#ъ

нри - ч х <+1

 

 

 

 

Определить

 

 

ч | при Х7*

 

 

 

ожидание'

я диспер­

Постоянные. о

ш к

0 математическое

сию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е *

Воилу непрерывности

РЧ*)

веточках

Xz |

я


X - I

должно быть*

 

 

о

F(~|+o)

и

 

F(H0)

в

F(w o)

в Отсюда по­

лучим

систему

 

в

 

 

 

 

ret

.

 

 

 

 

jQ ~

Urn ( с t кадмспъ)

 

 

 

 

 

[ j

-

 

4om (c -t & (хгчдйпх)

 

ус ч i\

--

z \

 

 

Решив которуюe найдем:

С

 

 

.

 

 

 

 

 

Находим плотность

pa сиределения, вероятностей по

формуле :V (x)-F ‘(x,).

Получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

0 при Х<-1

 

 

 

 

 

 

 

^ г )

= N

 

 

при ' к а < '+‘

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

0 При 3v)1'I

 

 

 

 

 

 

 

Математическое ожидание с ( Х ) и дисперсию 3)(Х)

находим по известным

формулам:

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

♦Я3

- i

 

 

 

-v00

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

Е Ш 1 ] « • • 4 ^ ) c l x i jo d x + j ^

= ^

. + |o Лос - о

 

 

 

 

— CD

o q

 

Ч -I _____ -+1.

I

 

+О0

 

 

 

 

§)(1) i

J (х-Ех) ЧЫ^Х = j <И*.+j

 

 

тi° dx ‘ i

 

 

-

-ой

 

 

 

- gq

 

*l

*

 

»

 

 

 

 

а. Считая, что вес тела с одинаковой вероятностью может быть

равен любому целому числу граммов

от I до 10^ Определить, при какой

из указанных ниже схем разновесов

среднее число гирь, потребных

для взвешивания, будет наименьшим (гири

можно ставить только

на од­

ну чашку весов)*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схемы разновесов:

I )

I ,

2 ,

2 ,

5,

10

 

 

 

 

 

 

 

.

2 )

I ,

2 ,

3,

4,

10

 

 

 

 

 

 

 

 

3 )

I , I , 2 , 5,

10

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

 

Рассмотрим первую схему разновесов.

Случайная

величина X - потребное

для

взвешивания

число гирь. Каждому ее вариан

ту X L соответствует

rvu

весов

тела. Всего

возможных весов ^

в ю .

Вероятность варианта

 

X I

равна

 

го*

* .

 

 

 

 

 

р(Ъ<,}- п,