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4.1 一维随机变量函数的分布

小题

  1. 【1993-1-3 分】 设随机变量 服从 上的均匀分布,则随机变量 内概率密度函数
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答案:

解析: 因为 ,故

上,变换 单调递增,其反函数为 ,且

因此当 时,

在其他范围内,

大题

  1. 【1988-1-6 分】 设随机变量 的概率密度函数为

求随机变量 的概率密度函数

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答案:

解析:

可得反函数

该变换在实数范围内一一对应,并且

由一维连续型随机变量函数的密度变换公式,

所以

由于 的值域为全体实数,故


  1. 【1988-45-6 分】 假设随机变量 在区间 上服从均匀分布。试求随机变量 的概率密度
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答案:

解析: 因为 ,所以

函数 上严格递增,反函数为

时,


  1. 【1995-1-6 分】 的概率密度为

的概率密度

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答案:

解析: 可知 ,且反函数为

因此当 时,

时,随机变量 不可能取值,故密度为


  1. 【1995-5-7 分】 假设随机变量 服从参数为 的指数分布,证明: 在区间 上服从均匀分布。
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答案:

解析: 参数为 的指数分布的分布函数为

由于 ,所以

的取值范围为

,有

这正是区间 上均匀分布的分布函数,因此


  1. 【1997-3-7 分】 假设随机变量 的绝对值不大于 。在事件 出现的条件下, 内的任一子区间上取值的条件概率与该子区间长度成正比。试求 的分布函数
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答案:

解析: 首先,

在条件 下, 上均匀分布,因此条件密度为

于是 内的无条件连续密度为

分段计算分布函数:

  • 时,

  • 时,应计入点 处的概率质量和区间 内的连续概率:

  • 时,还要计入点 处的概率质量,故

注意在 处分布函数跳跃 ,在 处跳跃


  1. 【2003-34-13 分】 设随机变量 的概率密度为

的分布函数。求随机变量 的分布函数。

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答案:

解析: 时,

因此

由于 是连续型随机变量,且 在其取值区间上连续严格递增,故对

因此 服从 上的均匀分布。


  1. 【2006-1-9 分】 设随机变量 的概率密度为

为二维随机变量 的分布函数。求:

(1) 的概率密度

(2)

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答案: (1)

(2)

解析: (1)当 时,方程 有两个落在 支持集内的根:

两支反函数的导数绝对值均为

时,负根 ,不在 的支持集内,只有正根 ,因此

(2)由二维分布函数定义,

的支持集上总有 (端点对概率无影响),故事件 不再增加限制。因此


  1. 【2013-1-11 分】 设随机变量 的概率密度为

(1)求 的分布函数;

(2)求概率

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答案: (1)

(2)

解析: 先计算两个离散概率质量:

时,,故

时,,故

时,,在 上保留连续密度

因此:

  • 时,

  • 时,

  • 时,计入 处的概率质量后,

对事件

  • 时,,一定有
  • 时,,一定有
  • 时,,不满足


  1. 【2023-3-12 分】 设随机变量 的概率密度为

(1)求 的分布函数;

(2)求 的概率密度;

(3) 的数学期望是否存在。

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答案: (1)

(2)

(3) 不存在(发散为 )。

解析: (1)注意到

且当 ,故

(2)由 ,有 ,反函数为 ,且

因此

(3)

将被积函数分解为

其中 发散,而第二项积分收敛,所以原积分发散为 。因此 的数学期望不存在。


  1. 【2025-13-12 分】 投保人的损失事件发生时,保险公司的赔付额 与投保人的损失额 的关系为

设损失事件发生时,投保人的损失额 的概率密度为

(1)求

(2)这种损失事件在一年内发生的次数记为 ,保险公司在一年内就这种损失事件产生的理赔次数记为 。假设 服从参数为 的泊松分布,在 的条件下, 服从二项分布 ,其中 ,求 的概率分布。

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答案: (1)

(2)

解析: (1)只有当 时才发生赔付,因此

。利用非负随机变量的尾积分公式,

时,

(2)给定 时,每次损失事件独立地产生理赔的概率为

因此

求全概率:

,化简得

所以泊松事件经独立概率 筛选后,理赔次数服从参数 的泊松分布。