東京大学 工学系研究科 2019年度 数学 第6問
Author
祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)
Description
X1,…,Xn は 0,1 を値とする確率変数とし、n≥4 とする。
各 Xk は独立で、P(Xk=1)=p、P(Xk=0)=1−p とする。
- ∑k=1nXk の期待値と分散を求めよ。
- Xn⋯X2X1 を n 桁の2進整数 Y とみなす。Y の期待値と分散を求めよ。
II.
次に Xk を順に生成する。P(X1=1)=p とし、Xk が直前の Xk−1 と同じ値をとる確率は q、異なる値をとる確率は 1−q とする。
- rk=P(Xk=1) の漸化式を求め、rk を p,q,k で表せ。
- P(X1=1,X2=0,X3=1,X4=0) を求めよ。
- P(X3=1∣X1=0,X2=1,X4=1) を求めよ。
题目描述
X1,…,Xn 取值为 0,1,n≥4。
假设各 Xk 相互独立,且 P(Xk=1)=p、P(Xk=0)=1−p。
- 求 ∑k=1nXk 的期望与方差。
- 将 Xn⋯X2X1 视为 n 位二进制整数 Y,求 Y 的期望与方差。
II.
现在依次生成 Xk:P(X1=1)=p,且每次 Xk 与 Xk−1 相同的概率为 q,不同的概率为 1−q。
- 令 rk=P(Xk=1),求递推关系及 rk 关于 p,q,k 的表达式。
- 求 P(X1=1,X2=0,X3=1,X4=0)。
- 求 P(X3=1∣X1=0,X2=1,X4=1)。
Kai
- 独立性より
E[k=1∑nXk]=np,Var(k=1∑nXk)=np(1−p).
- Y=∑k=1n2k−1Xk より
E[Y]=p(2n−1),Var(Y)=3p(1−p)(4n−1).
II.
- 全確率の公式から
rk+1=qrk+(1−q)(1−rk)=(2q−1)rk+1−q,r1=p.
したがって
rk=21+(p−21)(2q−1)k−1.
-
指定された列では3回値が変わるので、確率は p(1−q)3 である。
-
条件事象に含まれる列は 0111 と 0101 の二つである。したがって
P(X3=1∣X1=0,X2=1,X4=1)=(1−p)(1−q)[q2+(1−q)2](1−p)(1−q)q2=q2+(1−q)2q2.
この条件付き確率は p<1,q<1 のとき定義される。p=1 または q=1 では条件事象の確率が零になる。