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千葉大学 融合理工学府 数学情報科学専攻 数学・情報数理学コース 2017年8月実施 専門 A4

Author

祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)

Description

X1,,XmX_1,\ldots,X_m は互いに独立で母数 11 の指数分布に従う。すなわち x>0x>0P(Xkx)=exP(X_k\ge x)=e^{-x} とする。

(1) 0<a<b0<a<b に対して P(X1>bX1>a)P(X_1>b\mid X_1>a) を求めよ。(2) Sm=k=1mXkS_m=\sum_{k=1}^mX_k の密度を求めよ。(3) λ>0\lambda>0 に対して P(Smλ)P(S_m\le\lambda) を求めよ。

题目描述

mm 个独立随机变量服从参数为 11 的指数分布。(1) 求 0<a<b0<a<b 时的条件概率 P(X1>bX1>a)P(X_1>b\mid X_1>a)。(2) 求和 SmS_m 的概率密度。(3) 求 λ>0\lambda>0P(Smλ)P(S_m\le\lambda)

Kai

(1) 包含関係 {X1>b}{X1>a}\{X_1>b\}\subset\{X_1>a\} より

P(X1>bX1>a)=ebea=e(ba).P(X_1>b\mid X_1>a)=\frac{e^{-b}}{e^{-a}}=e^{-(b-a)}.

(2) 畳み込みにより

fm(s)=sm1es(m1)!1(0,)(s).f_m(s)=\frac{s^{m-1}e^{-s}}{(m-1)!}\mathbf1_{(0,\infty)}(s).

実際 m=1m=1 で成立し、帰納法では

fm+1(s)=0sum1eu(m1)!e(su)du=smesm!.f_{m+1}(s)=\int_0^s\frac{u^{m-1}e^{-u}}{(m-1)!}e^{-(s-u)}\,du =\frac{s^me^{-s}}{m!}.

(3) 上の密度を積分し、部分積分を繰り返すと

P(Smλ)=1eλj=0m1λjj!.\boxed{P(S_m\le\lambda)=1-e^{-\lambda}\sum_{j=0}^{m-1}\frac{\lambda^j}{j!}}.