Minimind/ceval/ceval-exam/dev/probability_and_statistics_dev.csv
2024-08-28 16:41:44 +08:00

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id,question,A,B,C,D,answer,explanation
0,"设随机变量$(X,Y)$的联合密度函数是:$f(x,y)=\left\{\begin{array}{c}ke^{-x-2y},x>0,y>0\\0,\text{其他}\end{array}\right.$则$P(0\leq X\leq2,0\leq Y\leq1)=$____",$\left(1-e^{-4}\right)^{2}$,$\left(1-e^{-8}\right)^{2}$,$\left(1-e^{-2}\right)^{2}$,$\left(1-e^{-6}\right)^{2}$,C,"1. 首先我们需要找到常数k。为了使f(x, y)成为一个有效的联合密度函数,我们需要满足$\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty}f(x,y)dxdy=1$。由于f(x, y)在x>0和y>0的区域内为非零值我们可以将积分限改为$\int_{0}^{\infty}\int_{0}^{\infty}ke^{-x-2y}dxdy=1$。
2. 计算积分,得到$k\int_{0}^{\infty}\int_{0}^{\infty}e^{-x-2y}dxdy=k\int_{0}^{\infty}(-e^{-x-2y}|_{x=0}^{x=\infty})dy=k\int_{0}^{\infty}e^{-2y}dy=k(-\frac{1}{2}e^{-2y}|_{y=0}^{y=\infty})=k\frac{1}{2}=1$。解得$k=2$。
3. 现在我们已经知道联合密度函数$f(x,y)=\left\{\begin{array}{c}2e^{-x-2y},x>0,y>0\\0,\text{其他}\end{array}\right.$。接下来,我们需要计算$P(0\leq X\leq2,0\leq Y\leq1)$,即在给定范围内的联合密度函数的积分:$P(0\leq X\leq2,0\leq Y\leq1)=\int_{0}^{1}\int_{0}^{2}2e^{-x-2y}dxdy$。
4. 计算积分,得到$P(0\leq X\leq2,0\leq Y\leq1)=\int_{0}^{1}(-e^{-x-2y}|_{x=0}^{x=2})dy=\int_{0}^{1}(e^{-2y}-e^{-2-2y})dy=(-\frac{1}{2}e^{-2y}|_{y=0}^{y=1})+\frac{1}{2}(e^{-2-2y}|_{y=0}^{y=1})=(1-e^{-2})^2$。"
1,"设$X\sim N\left(\mu,\sigma^2\right),\sigma$已知,则$\mu$的置信度为0.95的置信区间是____",$\left(\bar{X} \pm \frac{\sigma}{\sqrt{n}} u_{0.025}\right)$,$\left(\bar{X} \pm \frac{s}{\sqrt{n}} u_{0.025}\right)$,$\left(\bar{X} \pm \frac{s}{\sqrt{n}} t_{0.025}(n-1)\right)$,$\left(\bar{X} \pm \frac{\sigma}{\sqrt{n}} t_{0.025}(n-1)\right)$,A,"1. 首先我们需要知道正态分布的均值μ的置信区间计算方法。当总体方差σ2已知时我们使用Z分数即标准正态分布的分位数来计算置信区间当总体方差σ2未知时我们使用t分数即t分布的分位数来计算置信区间。
2. 题目中给出X服从正态分布$N(\mu,\sigma^2)$σ已知因此我们需要使用Z分数来计算置信区间。置信度为0.95,即两侧的α/2 = 0.025对应的Z分数为$u_{0.025}$。
3. 根据正态分布均值μ的置信区间计算公式,我们有:$\left(\bar{X} \pm \frac{\sigma}{\sqrt{n}} u_{0.025}\right)$,其中$\bar{X}$表示样本均值n表示样本容量。"
2,"独立地测量一个物理量,记每次测量的结果为$X=\mu+\varepsilon$,其中$\mu$是物理量的真值,$\varepsilon$是测量产生的随机误差,且已知每次测量产生的随机误差都服从$(-1,1)$上的均匀分布,如果取$n$次测量结果的算术平均值$\bar{X}=\frac{1}{64}\sum_{i=1}^{64}X_i$作为真值$\mu$的近似值,用切比雪夫不等式估计$|\bar{X}-\mu|<\frac{1}{8}$的概率的结果:____",不超过 $\frac{2}{3}$,不小于 $\frac{1}{3}$,不小于 $\frac{2}{3}$,不超过 $\frac{1}{3}$,C,"1. 首先我们需要知道切比雪夫不等式对于任意随机变量X其期望为μ方差为σ^2那么对于任意正数k有$P(|X-\mu|\geq k\sigma)\leq \frac{1}{k^2}$。
2. 其次,我们需要计算随机误差$\varepsilon$的期望和方差。由题意知,$\varepsilon$服从$(-1,1)$上的均匀分布,其期望$E(\varepsilon)=0$,方差$Var(\varepsilon)=\frac{2^2}{12}=\frac{1}{3}$。
3. 接着,我们计算$\bar{X}$的期望和方差。由于每次测量都是独立的,所以$E(\bar{X})=E(\frac{1}{64}\sum_{i=1}^{64}X_i)=\mu$$Var(\bar{X})=Var(\frac{1}{64}\sum_{i=1}^{64}X_i)=\frac{1}{64^2}\sum_{i=1}^{64}Var(X_i)=\frac{1}{64}\cdot\frac{1}{3}$。
4. 最后,我们利用切比雪夫不等式估计$P(|\bar{X}-\mu|<\frac{1}{8})$。由切比雪夫不等式,我们有$P(|\bar{X}-\mu|\geq \frac{1}{8})\leq \frac{Var(\bar{X})}{(\frac{1}{8})^2}=\frac{\frac{1}{64}\cdot\frac{1}{3}}{(\frac{1}{8})^2}=\frac{1}{3}$。所以,$P(|\bar{X}-\mu|<\frac{1}{8})\geq 1-\frac{1}{3}=\frac{2}{3}$。 因此,$|\bar{X}-\mu|<\frac{1}{8}$的概率不小于$\frac{2}{3}$答案是C。"
3,设总体$X\sim N\left(\mu\sigma^2\right)\sigma^2$已知,给定样本$X_1X_2\ldotsX_n$,对总体均值$\mu$进行检验,令$H_0:\mu=\mu_0H_1:\mu\neq\mu_0$则____,若显著性水平 $\alpha=0.05$ 下拒绝 $H_0$ ,则 $\alpha=0.01$ 下必拒绝 $H_0$.,若显著性水平 $\alpha=0.05$ 下接受 $H_0$ ,则 $\alpha=0.01$ 下必拒绝 $H_0$,若显著性水平 $\alpha=0.05$ 下拒绝 $H_0$ ,则 $\alpha=0.01$ 下接受 $H_0$,若显著性水平$\alpha=0.05$下接受 $H_0$ ,则 $\alpha=0.01$ 下也接受$H_0$,D,"1. 首先,显著性水平α是用来衡量拒绝原假设的风险程度,即当原假设实际上是正确的情况下,我们错误地拒绝原假设的概率。显著性水平越小,我们拒绝原假设的标准就越严格。
2. 接着,我们分析选项:(A) 若显著性水平α=0.05下拒绝H0α=0.01下必拒绝H0。这个选项是错误的因为当显著性水平变小时拒绝原假设的标准变得更严格所以不能得出这个结论(B) 若显著性水平α=0.05下接受H0α=0.01下必拒绝H0。这个选项也是错误的因为当显著性水平变小时拒绝原假设的标准变得更严格但不能得出必然拒绝H0的结论(C) 若显著性水平α=0.05下拒绝H0α=0.01下接受H0。这个选项是错误的因为当显著性水平变小时拒绝原假设的标准变得更严格所以不能得出这个结论(D) 若显著性水平α=0.05下接受H0α=0.01下也接受H0。这个选项是正确的因为当显著性水平变小时拒绝原假设的标准变得更严格如果在较高的显著性水平下接受原假设那么在较低的显著性水平下也应该接受原假设。"
4,"设二维随机变量$(X,Y)$的概率密度函数为:$f(x,y)=\left\{\begin{array}{lc}a(x+y),&0<x<2,0<y<1\\0,&\text{其他}\end{array}\right.$,则常数$a=$____",$\frac{1}{3}$,2,3,$\frac{1}{2}$,A,"1. 首先,对于二维随机变量$(X,Y)$,其概率密度函数$f(x,y)$需满足归一性,即$\iint_{-\infty}^{\infty} f(x,y) \, dx \, dy = 1$。
2. 其次,我们需要计算概率密度函数在定义域内的二重积分。根据题目给定的定义域,我们有:$\iint_{0}^{2}\iint_{0}^{1} a(x+y) \, dy \, dx$。
3. 接着我们计算二重积分。首先对y积分得到$\int_{0}^{1} a(x+y) \, dy = a[x + \frac{1}{2}(y^2)]_{0}^{1} = a(x + \frac{1}{2})$。然后对x积分得到$\int_{0}^{2} a(x + \frac{1}{2}) \, dx = a[\frac{1}{2}(x^2 + x)]_{0}^{2} = 3a$。
4. 最后,根据归一性,我们有$3a = 1$,解得常数$a = \frac{1}{3}$。"