kaoyan1basic 概率论与数理统计 第19题

教材习题

📝 题目

### 【强化篇】第19题(填空题) 19.设总体 $X$ 的概率分布如下: $\_\_\_\_$

$$ X \sim\left(\begin{array}{ccc} -1 & 0 & 1 \\ $\displaystyle \frac{1}{4} & \frac{1}{2} & \frac{1}{4}$ $\end{array}\right)$ $$

从总体中抽取 $\pi$ 个简单随机样木,$N_{1}$ 表示 $n$ 个样本中収到 -1 的个数,$N_{2}$ 表示 $n$ 个样本中取到 0 的个数、 $N_{3}$ 表示 $\pi$ 个标木中取到1的个数,则 $N_{1}$ 与 $N_{2}$ 的相关系数为 $\_\_\_\_$。

💡 答案解析

**答案**:$\displaystyle -\frac{1}{\sqrt{3}}$ **解析**:步骤1:总体分布$P(X=-1)=1/4$,$P(X=0)=1/2$,$P(X=1)=1/4$。样本容量$n$,$N_1,N_2,N_3$为频数,$(N_1,N_2,N_3)\sim M(n;1/4,1/2,1/4)$。 步骤2:$N_1\sim B(n,1/4)$,$N_2\sim B(n,1/2)$,$\displaystyle \text{Cov}(N_1,N_2)=-n\cdot\frac{1}{4}\cdot\frac{1}{2}=-\frac{n}{8}$。 步骤3:$\displaystyle D(N_1)=n\cdot\frac{1}{4}\cdot\frac{3}{4}=\frac{3n}{16}$,$\displaystyle D(N_2)=n\cdot\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}=\frac{n}{4}$。 步骤4:相关系数$\displaystyle \rho_{N_1N_2}=\frac{\text{Cov}(N_1,N_2)}{\sqrt{D(N_1)D(N_2)}}=\frac{-n/8}{\sqrt{(3n/16)\cdot(n/4)}}=\frac{-n/8}{\sqrt{3n^2/64}}=\frac{-n/8}{(\sqrt{3}n)/8}=-\frac{1}{\sqrt{3}}$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:确定总体分布和样本频数的分布
总体X的分布为P(X=-1)=1/4,P(X=0)=1/2,P(X=1)=1/4。样本容量为n,N1, N2, N3分别表示取到-1,0,1的个数,则(N1,N2,N3)服从多项分布M(n;1/4,1/2,1/4)。
公式:(N1,N2,N3) ~ M(n; p1=1/4, p2=1/2, p3=1/4)
提示:多项分布是二项分布的推广,注意各概率之和为1。
步骤 2/4
目标:计算N1和N2的协方差
对于多项分布,Cov(Ni, Nj) = -n * pi * pj,其中i≠j。因此Cov(N1,N2) = -n * (1/4) * (1/2) = -n/8。
公式:Cov(N1,N2) = -n * p1 * p2 = -n/8
提示:协方差公式来自多项分布的性质,注意符号为负。
步骤 3/4
目标:计算N1和N2的方差
N1 ~ B(n, 1/4),方差D(N1)=n*(1/4)*(3/4)=3n/16。N2 ~ B(n, 1/2),方差D(N2)=n*(1/2)*(1/2)=n/4。
公式:D(N1)=np1(1-p1)=3n/16, D(N2)=np2(1-p2)=n/4
提示:二项分布的方差公式为np(1-p)。
步骤 4/4
目标:计算相关系数
相关系数ρ = Cov(N1,N2) / sqrt(D(N1)*D(N2)) = (-n/8) / sqrt((3n/16)*(n/4)) = (-n/8) / (sqrt(3)n/8) = -1/√3。
公式:ρ = Cov/√(D1 D2) = -1/√3
提示:注意化简时n被约掉,结果与n无关。

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