随机过程习题解答第1,2章

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1、习题11.令X(t)为二阶矩存在的随机过程,试证它是宽平稳的当且仅当EX(s)与E[X(s)X(s+t)]都不依赖s.证明:充分性:若X(t)为宽平稳的,则由定义知EX(t)=m,EX(s)X(s+t)=r(t)均与s无关必要性:若EX(s)与EX(s)X(s+t)都与s无关,说明EX(t)=常数,EX(s)X(s+t)为t的函数2.记,...,为在(0,1)中均匀分布的独立随机变量,对0

2、)-EI(t,)EI(s,)=st-st=0k=j,cov=EI(t,)I(s,)-st=min(t,s)-stEX(t)===tcov===3.令,为独立的正态分布随机变量,均值为0,方差为,为实数,定义过程.试求的均值函数和协方差函数,它是宽平稳的吗?Solution:..,,,=为宽平稳过程.4.Poisson过程满足(i);(ii)对,服从均值为的Poisson分布;(iii)过程是有独立增量的.试求其均值函数和协方差函数.它是宽平稳的吗?Solution,显然不是宽平稳的.5.为第4题中的Poisson过程,记,试求过程的均值函数和协方差函数,并研究其平稳性.Solu

3、tion,Cov(y(t),y(s))=Ey(t)y(s)-Ey(t)y(s)=E(x(t+1)-x(t))(x(s+1)-x(s))-(1)若s+1s>t-1,则Cov(y(t),y(s))=E[x(t+1)-x(s+1)+x(s+1)-x(t)][x(s+1)-x(t)+x(t)-x(s)]-=E(x(t+1)-x(s+1))(x(s+1)-x(t))+E(x(t+1)-x(s+1))(x(t)-x(s))+E(x(s+1)-x(t))+E(x(s+1)-x(t))(x(t)-x(

4、s))-=(s+1-t)=-(t-s)-(3)若tt+1Cov(y(t),y(s))=0-=-由此知,故方差只与t-s有关,与t,s无关故此过程为宽平稳的。6,

5、令z和z是独立同分布的随机变量,P(z=-1)=P(z=1)=1/2记x(t)=zcost+zsint,tR,试证:x(t)是宽平稳的,它是严平稳吗?证明:Ez=0,Ez=(-1)×1/2+1×1/2=1/2+1/2=1=D(z)Cov(z,z)=0Ex=0cov(x,x)=E(x,x)=E(zcostcoss+zsintsins+zzcostsins+zzsintcoss)故为宽平稳的。P而PP显然,x(t)与x(t+h)的分布不相等,故不是严平稳的。7、试证:若为独立同分布的随机变量,定义,则{,n0}是独立增量过程。Proof:与相互独立,故与相互独立。8、若为独立随机变

6、量,还要添加什么条件才能确保它是严平稳的随机过程?Solution:添加,同分布的条件。9.令X和Y是从单位圆内的均匀分布中随机选取一点所得的横坐标和纵坐标,试计算条件概率:P()Solution:P()10.粒子依参数为λ的Poisson分布进入计数器,两粒子到达的时间间隔T1,T2,…是独立的参数为λ的指数分布随机变量。记S是[0,1]时段中的粒子总数,时间区间I∈[0,1],其长度记为

7、I

8、.试证明P(T1∈I,S=1)=P(T1∈I,T1+T2>1),并由此计算P(T1∈I

9、S=1)=

10、I

11、.Proof。{T1∈I,S=1}表明在I内来到了一个粒子,在[0,1]-I内再

12、也没有来到粒子,也就是说第二个粒子的到来在[0,1]之后,即T1+T2>1.(T1+T2为第二个粒子来到的时间)。从而P{T1∈I,S=1}=P{T1∈I,T1+T2>1}P(T1∈I

13、S=1)=P(T1∈I,S=1)/P(S=1)=P(T1∈I,T1+T2>1)/P(S=1)S~P(λ)={λ

14、I

15、e-λ

16、I

17、*(λ(1-

18、I

19、))0*e-λ(1-

20、I

21、)}/λe-λ=

22、I

23、11.X,Y为两独立随机变量且分布相同,证明E(x

24、x+y=z)=E(y

25、x+y=z).并试求基于x+y=z的x的最

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