8

Предельные теоремы. Законы больших чисел. Центральные предельные теоремы

[19/100%]
Показать
LaTeX
Задача 251

Если независимые случайные величины X1,…,Xn,…X_{1}, \ldots , X_{n}, \ldots удовлетворяют условию

Var⁡[Xi]≤c<∞,i=1,2,…, \operatorname {Var}\left[X_{i}\right] \leq c < \infty , \qquad i = 1, 2, \ldots ,

то УЗБЧ выполняется.

?
Задача 252

В последовательности случайных величин X1,…,Xn,…X_{1}, \ldots , X_{n}, \ldots предположим, что XkX_{k} зависит только от Xk−1,Xk+1X_{k-1}, X_{k+1}, но независима от всех остальных случайных величин (k=2,3,…k = 2, 3, \ldots). Показать, что если Var⁡[Xi]≤N<∞\operatorname {Var}\left[X_{i}\right] \leq N < \infty (i=1,2,…i = 1, 2, \ldots), то ЗБЧ выполняется.

?
Задача 253

Если для каждого nn Var⁡[Xi]≤c<∞\operatorname {Var}\left[X_{i}\right] \leq c < \infty и Cov⁡[Xi,Xj]<0\operatorname {Cov}\left[ X_{i}, X_{j} \right] < 0 (i,j=1,2,…,ni, j = 1, 2, \ldots , n), то ЗБЧ выполняется.

?
Задача 254

Пусть {Xn}\left\{ X_{n}\right\} — последовательность случайных величин такая, что Var⁡[Xi]≤c<∞\operatorname {Var}\left[X_{i}\right] \leq c < \infty (i=1,2,…i = 1, 2, \ldots) и Cov⁡[Xi,Xj]→0\operatorname {Cov}\left[ X_{i}, X_{j} \right] \to 0 при ∣i−j∣→∞\left|i - j\right| \to \infty; тогда ЗБЧ выполняется (теорема Бернштейна).

?
Задача 255

Если Xn→LXX_{n} \xrightarrow {L} X, Yn→PcY_{n} \xrightarrow {P} c, то

?
(a)

Xn+Yn→LX+cX_{n} + Y_{n} \xrightarrow {L} X + c;

(b)

XnYn→LcXX_{n} Y_{n} \xrightarrow {L} cX;

(c)

Xn/Yn→LX/cX_{n} / Y_{n} \xrightarrow {L} X / c.

Задача 256

Пусть ξn=(X1n,X2n,…,Xkn)′\xi_{n} = (X_{1n}, X_{2n}, \ldots , X_{kn})' (n=1,2,…n = 1, 2, \ldots) — последовательность случайных векторов, а ξ=(X1,X2,…,Xk)′\xi = (X_{1}, X_{2}, \ldots , X_{k})' — случайный вектор с функцией распределения F(x1,…,xk)F(x_{1}, \ldots , x_{k}). Если

∑i=1kciXin→L∑i=1kciXi \sum _{i=1}^{k} c_{i} X_{in} \xrightarrow {L} \sum _{i=1}^{k} c_{i} X_{i}

для всех констант c1,…,ckc_{1}, \ldots , c_{k}, то совместная функция распределения FξnF_{\xi_{n}} величин X1n,…,XknX_{1n}, \ldots , X_{kn} имеет предел и

Fξn(x1,…,xk)→F(x1,…,xk). F_{\xi _{n}}(x_{1}, \ldots , x_{k}) \to F(x_{1}, \ldots , x_{k}).
?
Задача 257

Пусть {Xn}\left\{ X_{n}\right\} — последовательность независимых равномерно ограниченных случайных величин, то есть существует константа MM такая, что P(Xk≤M)=1\mathbb {P}\left(X_{k} \leq M\right) = 1 для всех k=1,2,…k = 1, 2, \ldots, и пусть Var⁡[Xk]≠0\operatorname {Var}\left[X_{k}\right] \neq 0 для каждого kk. Если sn2→∞s_{n}^{2} \to \infty, то ЦПТ выполняется (ср. (8.13)).

Формула (8.13), ЦПТ Ляпунова: пусть X1,…,Xn,…X_{1}, \ldots , X_{n}, \ldots — последовательность независимых случайных величин с E[Xi]=μi\mathbb {E}\left[X_{i}\right] = \mu_{i}, Var⁡[Xi]=σi2\operatorname {Var}\left[X_{i}\right] = \sigma_{i}^{2}, βi=E[∣Xi−μi∣3]\beta_{i} = \mathbb {E}\left[\left|X_{i} - \mu_{i}\right|^{3}\right], и пусть sn=(∑i=1nσi2)1/2s_{n} = \left(\sum_{i=1}^{n} \sigma_{i}^{2}\right)^{1/2}, Bn=(∑i=1nβi)1/3B_{n} = \left(\sum_{i=1}^{n} \beta_{i}\right)^{1/3}; если Bn/sn→0B_{n}/s_{n} \to 0 при n→∞n \to \infty, то

Sn∗=∑i=1n(Xi−μi)sn→n→∞LN(0,1). S_{n}^{*} = \frac{\sum _{i=1}^{n} (X_{i} - \mu _{i})}{s_{n}} \xrightarrow [n \to \infty ]{L} N(0, 1).
?
Задача 258

Показать, что

lim⁡n→∞e−n∑k=0nnkk!=12. \lim _{n \to \infty } e^{-n} \sum _{k=0}^{n} \frac{n^{k}}{k!} = \frac{1}{2}.
?
Задача 259

Если XX и YY — независимые пуассоновские величины с параметрами λ1\lambda_{1} и λ2\lambda_{2} соответственно, показать, что

X−Y−(λ1−λ2)(X+Y)1/2→λ1→∞λ2→∞LN(0,1). \frac{X - Y - (\lambda _{1} - \lambda _{2})}{(X+Y)^{1/2}} \xrightarrow [\substack {\lambda _{1} \to \infty \\ \lambda _{2} \to \infty }]{L} N(0, 1).
?
Задача 260

Показать, что для последовательностей {Xn}\left\{ X_{n}\right\} независимых случайных величин с

?
(a)

P(Xn=±1)=1−2−n2,P(Xn=±2n)=12n+1,n=1,2,…,\displaystyle \mathbb {P}\left(X_{n} = \pm 1\right) = \frac{1 - 2^{-n}}{2}, \qquad \mathbb {P}\left(X_{n} = \pm 2^{n}\right) = \frac{1}{2^{n+1}}, \qquad n = 1, 2, \ldots ,

(b)

P(Xn=±nλ)=1/2\mathbb {P}\left(X_{n} = \pm n^{\lambda }\right) = 1/2,

ЦПТ выполняется.

Задача 261

Сравнить результаты, даваемые неравенством Чебышёва и ЦПТ для вероятностей

P(−k<Sn∗≤k)приk=1,2,3. \mathbb {P}\left(-k < S_{n}^{*} \leq k\right) \qquad \text{при} \qquad k = 1, 2, 3.
?
Задача 262

Случайная величина XX имеет распределение Парето с плотностью

f(x)=24x−4,x≥2. f(x) = 24 x^{-4}, \qquad x \geq 2.

Построить график функции g(δ)=P(∣X−μ∣>δ)g(\delta ) = \mathbb {P}\left(\left|X - \mu \right| > \delta \right), где μ=E[X]\mu = \mathbb {E}\left[X\right], и сравнить его с верхней оценкой, даваемой неравенством Чебышёва.

?
Задача 263

Дано, что Var⁡[X]=9\operatorname {Var}\left[X\right] = 9, найти число nn наблюдений (объём выборки), необходимое для того, чтобы с вероятностью менее 5%5\% выборочное среднее отличалось от неизвестного среднего μ\mu величины XX более,

?
(a)

чем на 5%5\% стандартного отклонения XX,

(b)

чем на 5%5\% от μ\mu, при условии, что μ>5\mu > 5.

Сравнить ответы, полученные с помощью неравенства Чебышёва и ЦПТ.

Задача 264

При опросе, предназначенном для оценки процента pp мужчин, поддерживающих определённый законопроект, сколько мужчин следует опросить, чтобы с вероятностью не менее 95%95\% процент по выборке отличался от pp менее,

  1. чем на 1%1\%,

  2. чем на 5%5\%, при условии, что

  3. p<30%p < 30\%, и

  4. pp совершенно неизвестно.

?
Задача 265

Каждый из 300 рабочих завода обедает в одном из трёх конкурирующих ресторанов. Сколько мест должно быть в каждом ресторане, чтобы в среднем не более чем один из 20 посетителей оставался без места?

?
Задача 266

Ошибка округления до второго десятичного знака имеет равномерное распределение на интервале (−0.05,0.05)(-0.05, 0.05). Какова вероятность того, что абсолютная ошибка суммы 1000 чисел меньше 2?

?
Задача 267

Ежедневный доход карточного игрока имеет равномерное распределение на интервале (−40,50)(-40, 50).

?
(a)

Какова вероятность того, что за 60 дней он выиграет более 500 драхм?

(b)

Какая сумма cc (выигрыш или проигрыш) такова, что в среднем не более одного раза из 10 доход игрока за 60 дней будет меньше cc?

Задача 268

В рулетке вероятность выигрыша равна 18/3718/37. Предположим, что в каждой игре игрок выигрывает 1 драхму или проигрывает 1 драхму. Сколько игр в день должно быть сыграно в казино, чтобы казино с вероятностью 1/21/2 заработало не менее 1000 драхм в день? Затем найти процент дней, в которые казино несёт убыток.

?
Задача 269

Показать, что Γ\Gamma-распределение из задачи 202 стремится к нормальному распределению при s→∞s \to \infty.

?