kaoyan1basic 概率论与数理统计 第10题

教材习题

📝 题目

### 【强化篇】第10题(解答题) 10.设随机变量 $X$ 和 $Y$ 相互独立,已知 $X$ 服从二项分布 $\displaystyle B\left(1, \frac{1}{2}\right), Y$ 服从泊松分布 $\displaystyle P\left(\frac{1}{2}\right)$ ,记 $Z=X+Y$ .求: (1)$Z$ 的分布律; (2)$E(Z), D(Z)$ .

💡 答案解析

**答案**:(1)$\displaystyle P(Z=k)=\frac{1}{2}\cdot\frac{(1/2)^k}{k!}e^{-1/2}+\frac{1}{2}\cdot\frac{(1/2)^{k-1}}{(k-1)!}e^{-1/2}$,$k=0,1,2,\ldots$(规定$k-1$项当$k=0$时为0);(2)$E(Z)=1$,$\displaystyle D(Z)=\frac{3}{4}$ **解析**:步骤1:$X\sim B(1,1/2)$,分布律$P(X=0)=1/2$,$P(X=1)=1/2$;$Y\sim P(1/2)$,分布律$\displaystyle P(Y=k)=\frac{(1/2)^k}{k!}e^{-1/2}$,$k=0,1,2,\ldots$。 步骤2:$Z=X+Y$,由全概率公式,$\displaystyle P(Z=k)=P(X=0)P(Y=k)+P(X=1)P(Y=k-1)=\frac{1}{2}\cdot\frac{(1/2)^k}{k!}e^{-1/2}+\frac{1}{2}\cdot\frac{(1/2)^{k-1}}{(k-1)!}e^{-1/2}$,$k=0,1,2,\ldots$(当$k=0$时第二项为0)。 步骤3:$\displaystyle E(Z)=E(X)+E(Y)=\frac{1}{2}+\frac{1}{2}=1$。 步骤4:$\displaystyle D(Z)=D(X)+D(Y)=\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}+\frac{1}{2}=\frac{1}{4}+\frac{1}{2}=\frac{3}{4}$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:确定X和Y的分布律
X服从二项分布B(1,1/2),因此P(X=0)=1/2,P(X=1)=1/2。Y服从泊松分布P(1/2),因此P(Y=k)=((1/2)^k/k!)e^{-1/2},k=0,1,2,...
公式:P(X=0)=1/2, P(X=1)=1/2; P(Y=k)=((1/2)^k/k!)e^{-1/2}
提示:注意二项分布参数n=1,即伯努利分布。
步骤 2/4
目标:利用全概率公式求Z的分布律
由于X和Y独立,Z=X+Y,则P(Z=k)=P(X=0)P(Y=k)+P(X=1)P(Y=k-1)。代入得P(Z=k)=1/2 * ((1/2)^k/k!)e^{-1/2} + 1/2 * ((1/2)^{k-1}/(k-1)!)e^{-1/2},k=0,1,2,...,其中当k=0时第二项为0。
公式:P(Z=k)=P(X=0)P(Y=k)+P(X=1)P(Y=k-1)
提示:注意k=0时,k-1=-1,对应项视为0。
步骤 3/4
目标:计算期望E(Z)
由期望的线性性质,E(Z)=E(X)+E(Y)。E(X)=1/2,E(Y)=1/2,所以E(Z)=1。
公式:E(Z)=E(X)+E(Y)
提示:独立随机变量和的期望等于期望之和。
步骤 4/4
目标:计算方差D(Z)
由方差的性质,独立随机变量和的方差等于方差之和。D(X)=1/2 * 1/2 = 1/4,D(Y)=1/2,所以D(Z)=1/4+1/2=3/4。
公式:D(Z)=D(X)+D(Y)
提示:注意二项分布B(1,1/2)的方差为np(1-p)=1/2*1/2=1/4;泊松分布P(λ)的方差为λ=1/2。

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