数理统计课后题标准答案.pdf
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1、数理统计习题答案第一章7=1n92+94+103+105+106 叩S2=立(为-10)/=11.解:=1(92-100)2+(94-100)2+(103-100)2+(105-100)2+(106-100)2=342.解:子样平均数(1 x 8 +3 x 4 0 +6 x 1 0 +2 6 x 2)4子样方差52-X)n/=116 08 x(1-4)2 +4 0 x(3-4+1 0 x(6-4)2+2 x(2 6-4)2=1 8.6 7子样标准差3.解:因为X-所以_ 1 n几i=l泊MT所以=-E(z+?x)n/=i1n(n n a +c yt i=17a +cyx=a-cy 成立所以M
2、=X(四)=X g=0R=X(,广 X=3.21-(-4)=721M X(.=X=L2(2 )4.解:变换/=%-2 0 0 0i123456789Xi193916973030242420202909181520202310K-61-303103042420909-18520310口法厂*030+424+20+909-185+20+310),=l=240.444.一 2F女 c)=-(-6 1-240.444)2+(-303-240.444)2+(1030-240.444)2+9(424-240.444)2+(20-240.444)2+(909-240.444)2+(-185-240.444)
3、2+(20-240.444)2+(310-240.444)2=197032.247利用3题的结果可知x=2000+y=2240.444s:=s:=197032.2475.解:变换 y,.=100(x,-80)i12345678910111213xi79.9880.0480.0280.0480.0380.0380.0479.9780.0580.0380.0280.0080.02z-2424334-353202-1 v 1 V=部 2 2.0 0)2 +3 x(2 2 0 0 f(5 _?o o f +3x4_2.0 0)2+3 x(3-2.0 0)2+(-3 -2.0 0)2=5.3 0 7 7
4、利用3 题的结果可知;=上 +8 0 =8 0.0 21 0 0、s:_=5.3 0 7 7 x l(r1 0 0 0 06.解:变换 y =1 0(%-2 7)*Xi23.526.128.230.4V-35-912342341n,=i=(-3 5 x 2-9 x 3 +1 2 x 4 +3 4)=-1.5x =+2 7=2 6.8 51 0 i=l=5 2 x(-3 5 +I S)?+3 x(9 +1.5)2+4 x 0 2 +1.5)2+(3 4 +1.5)2=4 4 0.2 5=_L q =4.4 0 2 5*1 0 0 )7 解:身高154 158158 162162 166166 1
5、70170 174174 178178 182组中值156160164168172176180学生数101426281282-1 (*X=-Xmixin i=j (1 5 6 x 1 0 +1 6 0 x 1 4 +1 6 4 x 2 6 +1 7 2 x 1 2 +1 6 8 x 2 8 +1 7 6 x 8 +1 8 0 x 2)1 6 6=j 1 0 x(1 5 6-1 6 6)2+1 4 x(1 6 0-1 6 6)2+2 6 x(1 6 4-1 6 6)2+2 8 x(1 6 8-1 6 6)2+1 2 x (1 7 2-1 6 6)2+8 x(1 7 6-1 6 6)2+2 x(1
6、 8 0-1 6 6)=3 3.4 48 解:将子样值重新排列(由小到大)-4,-2.1,-2.1,-0.1,-0.1,0,0,1.2,1.2,2.0 1,2.2 2,3.2,3.2 1Mg=尸)=X=0R =X(,X =3.2 1-(T)=7.2 1叫 2 9 解:4 二%i=l-几2 月=%+%一勺+%勺+%ni+%(一 一 2*1 j=l_I 勺 项 +%“2 I巧+%I 巧+%)十 2 I +2 J2,-2-2 Z-Si+n2s;+项 +n2x2 项 +n2x2+九 2 九+2 I Q+2 勺(勺+%)项 2+%(巧+)2 一(均 项 十 九 2 出)巧 +2(勺+%)2九 s j 4
7、-n2s 2 +nn2xx 4-nn2x22 2 nAn2xx2巧+2(i+2 S:+勺 九2l+2(+%)21 0.某射手进行2 0 次独立、重复的射手,击中靶子的环数如下表所示:环数1 0987654频数2309402试写出子样的频数分布,再写出经验分布函数并作出其图解:形。环数1 0987654频数2309402频率0.10.1500.450.200.1Ko(x)=0 x 40.1 4 x 60.3 6 x 70.75 7 x 90.9 9x1011.解:区间划分频数频率密度估计值154158100.10.025158162140.140.035162166260.260.0651661
8、70280.280.07170174120.120.0317417880.080.0217818220.020.00512.解:5 6 7 8 9自生数x.P(2)EXj=ACLDxi-Aj=1,2,EX=E x.=Ext=二An i=n/=1 n放=。与n i=n/=|n n13.解:x.U(%b)Ex.=+Dx.=v 7 2 12在此题中%U(-L1)Ext=0 Dxt=1i=1,2,i=l,2,由7 2分布定义可知E X =-y%.=-Y E xi=O/=!n i=DX=D-xi=;n i=n/=1 314.解:因为Xj 7V(/,cr2)E X,=0 D=1V7(J C T所以2N N
9、(0,l)i=l,2,(7丫凸次(Xi)、灯n 服从/分布o i=i i=i (J J所以 Y/()15.解:因为 X,N(O,1)i=l,2,Xt+X2+X3 N(0,3)E卞.。N+X2+X3所以x,+x,+x3忑N(O,1)同理(X 1+X,+X3I VT2/X.+X.+X.4、6忑2/由于3 2分布的可加性,故ly JX1+X2+X3Y/X4+X5+X6Y3 I V 3 J I V 3 J/(2)可知 c =316.解:(1)因为 Xi N(0,)i=l,2,所以区 N(O,1)G(y)=p Y =p 9.y0因为所以(2)因为所以人(,)=月6)=-/x U(x)-2叱)0 x0 -
10、1“、J壬 y04(1)=2 r f|Un0 y0X:N(0,/)i=l,2,2 N(O,1)-、-2理(),)=py修噜 卜所以号 N(O,1)i=i v n(y任对,/i=i 7 n o J n(yy与3 =化 =尸 焉=)(9/号(y)=E 0 x 0y 0Xi 7 V(O,c r2)i =1,2,Z令N(。)1=1 y/n c r(n y 2牛l ,=i 7 n(y y匕(T2/理(y)=尸 L H=PB w点=j。(工世%(y)=&3=(JD5X)y0y OO,xv。石(%)=f(.X)-x d x=1-l xd x从 而 有 l)Z(x)=三 丘(1 p)J p=。三 丸(1 p)
11、A 1x=l x=_ 1_ _ J_P Z7)12 P2.=X所以有=专L(P)=n(i P)-p=P(i P尸2 ).其似然函数为 IIn L(P)=In p+(Z Xj n)ln(l p)d In L nd pPi=1-n)=O1-p Mp解之得nnZ =1因为总体X 服从U6 (X)=(a,b)所以(a-b j2 _令E(X)-X KX)S2(X 又)2,n M小=又2a 1 2a=X -V3 5h=X +V3 5二S,12 r!(n r)!3 .解:n!24.解(1)设“1 *2,为样本观察值则似然函数为:匕()=夕(口 X,.尸,O v X,l,z =1,2,-,Z2Z =1In 乙
12、(4-(y91)In 乙 n C-=-F In x,=Od O c.(2)母体X的期望E(x)=xfxdx=J oo0 xdx=)0+1而样本均值为:n,=i令程)=X岸工1-X5.o解:其似然函数为:n 1 同1(2y令In L(T)=-n1 nln(20)一|=0A 1 得:b=_fb,=1(2)由于厂8 X-7 厂8 x ,-e b d x =2 I -e b d x =x eL*2 b 2 bXb-F oo-4-oXe b d x =b人 1,1 4 1石(b)=石(一 二 区 )=一 二 石(区|)=-n c r=bAZ i i rr 才=1 nA 1。=-E k所 以 金 为。的无
13、偏估计量。6.解:其似然函数为:-)=R 悬=(恁n nlnLQ/3)=nk In/7+(-l)ln(Z )-/7 Z X ji=l i=lV Id n L(6)=nk 丫 _()dp=下 J i-1=1解得0=4=令小)=。小夕,x,x pi=7.ft?:由题意知:均匀分布的母体平均数 =-=?,方差力=正比=先八工 12 12用极大似然估计法求夕得极大似然估计量似然函数:如)二寸:O m inxm axx/?j=C/),一I A选取/使L达到最大L取二ma:七ISzSH由以上结论当抽得容量为6的子样数值1.3,0.6,1.7,2.2,0.3,1.1,时AA A R尸=2.2 即 =g=Ll
14、,A?/=乙伊=-2.-2-x-2-.2x 0.403312 128.解:取子样值为区,%),区2。)则似然函数为:L(0)=Y le-x.eZ=1In L =工xi+nOi=l f=l要 使 似 然 函 数 最 大,则 需e取min5,/,即=m i n(X i,X 2,)9 .解:取子样值(X/2,乙)(占0)则其似然函数4)=立&的=2 e;=1l n L(2)=n l n 2-A j x,.坨 皿),_ 芭 1 =X/=i 丸 =i yx.xr=i由题中数据可知 1x =-(3 6 5 x 5 +2 4 5 x 1 5 +1 5 0 x 2 5 +1 00 x 3 5 +70 x 4
15、5 +4 5 x 5 5 +2 5 x 6 5)=2 01 000则 2 =0.051 0.解:由题中子样值及题意知:极差 R =6.2 -1.5 =4.7 查表 2-1 得,=0.4 2 99 故 2 =0.4 2 99 x 4.7=2.02 055(2)平均极差元=0.1 1 5,查表知-=0.3 2 4 9 2 =0.3 2 4 9x 0.1 1 5 =0.04 5 5九解:设2为其母体平均数的无偏估计,则应有;/=嚏又因还表(8x 1+4 0 x 3 +1 0 x 6+2 x 2 6)=4即知=41 2.解:.”(,1)E(xi)=/.1 ,。(巧)=1,a=1,2)则 E )=;E
16、XI+:破2 =A 1 3E 2)=-E Xi+-E X2=八 1 1E 3-E Xt+-E X2=p所 以 三 个 估 计 量 均 为 的 无 偏 估 计5-9-11+-4-9一一+DX4-91-302-3八同理可得D(2)=d。(2)=彳o2可知入的方差最小也亦A最有效。13解:/X-P(2)/.E(X)=A,D(X)=AE(S*)=E-y(X,.-X)2=-Y E(Xi2)-n E(X )-l ;=i n-1 ,=i1 2 1=y(A +22)-n(-+A2)=(n A-2)=2 一 1 片 n n 1即5*2是力的无偏估计又因为凤又)=(-X,)E(xj=2 i=n i=l n/=1即
17、歹也是2的无偏估计。又 W a e 0,1 E(a X+(1-a)s )=a E(X)+(l-a)E(S*2)=a/l+(1-2)2 =2因此aM+(l-a)S*2也是/l的无偏估计1 4.解:由题意:X N(,/)A”-1 _因为 (2)2=CE(X,.+I-X,.)2=CO(XR X,.)+(%,+1-X,)2i=一1-1=C D(X/+I)+D(X,.)+0 =C 汇=2 C(-1)22/=1 i=l22要使E(2)=只需。=!一所以当c =?时笠为万的无偏估计。2(+1)2(n -1)1 5.证明:.参数。的无偏估计量为柒依赖于子样容量则V 0,由切比雪夫不等式v l i m D 0
18、=0 故有 l i m p。-6|=1“一 8 71-400即证2为。的相合估计量。16 证明:设 X 服从8(N,p),则分布律为 P(X=k)=C;P“l-P)”伙=1,2,.N)这时 E(X)=NP D(X)=NPQ P)EX?=DX+(EX)2=NP(1 P)+N2P2例4中p=X 所以E(P)=色 =尸(无偏)N N NNPQ P)尸(1-P)N2n Nn罗一克拉美下界满足;=f j LC;P K(l-P)N f eV P)N1R A=0 0PN a=g C:+K L n P+(-PR(1 一 P)F Cd-PINYK=0 0P-ny 比p K 生_ 2NEX-2EXa+N _2N
19、EX+EX-总 P 1-P 5 p2 p(l 尸)(1-P)2,NPQ P)+N2P2 N2P-N P(l-P)-N2P2 N2-2 N2P+NP(-P)+N2P2n-r-2-:-+-A-P-(1-P)2(1-P)2nNP(l P)所以=如二祖=。2即;为优效估计nN1 7.解:设总体X的密度函数。-)22b2 I 3 却 一“似然函数为)=口2M=(2+)2e 2Mz=i(x,-)2LnL(r2)=-Lnl.7i-Lncy1-2 2 2b2因 为 匚(等 为(x-)LE(X -/)4-(X -)22(T2+(T4=故/的罗克拉美下界,_ 2 41R=一bntA 2 1 n i n又因E a=
20、E(方氏-尸)=为这(X,-)2)=/,=I /=11 r i Q且 (/)=D(-(Xz-A)2)=/及 i=i 2 2 2 2 2所以CT是c r的无偏估计量且/R=。)故b是c r的优效估计18.解:由题意:n=1 00,可以认为此为大子样,所以(/=。近似服从N(O,1)而口 味%=1-。得置信区间为x+ua2 V n 2 VH已知l-a =0.9 5 s=4 0 x =1 000 查表知白=1.9 6代入计算得所求置信区间为(9 9 2.1 6 1 007.8 4)1 9.解(1)已知 b =0.0k vn 贝I 由 U=上匕 N(0,l)c r/一PUua l-a解之得置信区间区-
21、将 n=1 6 X=2.1 25 ua=005=1.64 5 c r =0.01代入计算得置信区间(2.1 209 2.1 29 1)(2)。未知 T=而税|=1-a2解得置信区间为-冬Q“2将 n=1 6%(1 5)=/5(1 5)=1.7 5 32置信区间为(2.1 1 7 5 2.1 3 25)。X+-/=%)7 2S2=0.00029代入计算得20.解:用T估计法 1)*2解之得置信区间位-乳 文+)ln 2 V n 2将=67 20 5*=220 n=1 0 查表=2.2622代入得置信区间为(65 62.61 8 68 7 7.3 8 2)。21 .解:因n=6 0属于大样本且是来
22、自(0 1)分布的总体,故由中心极限定理知V X,-n p 子.=X-印 近似服从N(0,l)即J 叩(1 一0)J 秋(1 一。)(n(X-P)p/八一 ua =I-aynp(p)2解得置信区间为a-产淬巴 X +抖 尹 金)本题中将七代替上式中的又 由题设条件知=0.25n n查表知 U,=U0.o 25 =L9 6代入计算的所求置信区间为(0.1 4 04 0.3 5 9 6)22.解:M 未知 故u=壬W N(O,l)九由 尸|“%1-解得2置信区间为汉-2X+予%)区间长度为半(y/n 2于是隼“a W L2计 算 得 空 即 为 所 求Z?23 .解:未知,用力2估计法2(-1)5
23、2 2/八Z =-;#_(一 1)C尸I?(一 1)_ 1)/:(_ 1)=1 _&1 (1)当 n=1 0,S*=5.1 时 查表区.颊=23.5 9 z5(9)=1.7 3代入计算得。的置信区间为(3.1 5 0 1 1.61 6)(2)当 n=4 6,S*=1 4 时 查表力嬴(4 5)=7 3.1 66 7()9 9 5(4 5)24.3 1 1代入计算可得0的置信区间为(1 0.9 7 9 1 9.04 7)24 .W:(1)先求的置信区间 由于a未知叩%=1-a2得置信区间为汉-今Q 灭 n 2 V n 2经计算 X =5.1 2 查表/25(1 9)=2.09 3 n=20S=0
24、.2203代入计算得置信区间为(5.1 069 5.3 1 3 1)(2)未知 用统计量/=色芈/(_ )CFP/Z2 4 5为大子样2(/?-1)5*2%一 二/-(-1)由力2分布的性质3知U=/J(T)近似服从正态分布N(O,1)所以 P u u-a得Z2-(-1)Mf 或 一(T可得4的置信区间为2 2S S2 8.解:因7;=/未知,故用T统计量T=XY n n +ln-2)尸V n m其中s;=(f;+(加一1粒 而a =0 0 5几 十”+7%一 2查 表/2 5(4)=2.144计算 X=81.625 F=76.125s;=145.695,=101.554,4,=123.625
25、 代入得X-y /f(M +m-2)5wJ-+=5.5 11.9237V n m2故得置信区间(-6.4237,17.4237)2 9解:因。:=犬=/故用T统计量T=心七(四一2)r(“+机_2)其中5/=(匕更!;上生二1 2吐/1 1n+m-2S“,J-+一V n mP|?|=-a、5,计算得置信区间为(X A-XB-Swta(/:+m-2)J 4-X八 一 XB+Swta(n+m-2)J +一)-N n m 2 V 机把=0.0 0 0 0 0 6 5 7 1%(7)=2.3 6 42代入可得所求置信区间为(-0.0 0 2 0 1 6 0.0 0 8 6 1 6)o3 0 .解:由
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