y y 11 aa 0 a x 0 a x (a) p(x)的图形 (b) F(x)的图形
(0,a)上的均匀分布
3.连续型随机变量分布函数的特征
结论3 设?为连续型随机变量,F(x)是其分布函数,则F(x)是连续函数。 证明 ∵ (Fx)是连续型随机变量的分布函数
?由定义,存在非负可积函数p(x),对?x????,???有
F?x?????t?dt
??x 又由变动积分上限函数的性质可知, (Fx)连续 故 (Fx)是R上的连续函数。 4.非离散非连续的随机变量
除了离散型和连续型分布之外,还有既非离散又非连续的分布,见下例。
例:以下函数确是一个分布,它的图形如图所示。
x?0,?0,?1?x?F(x)??,0?x?1,2?x?1.??1,y
1
0.5
0 1 x 既非离散又非连续的分布函数示例
8
从图上看出,它既不是阶梯函数,又不是连续函数,所以它既是非离散的又是非连续的分布。这类分布函数 (Fx)常可分解为两个分布函数的凸组合,如上例中的分布函数可分解为
F(x)?11F1(x)?F2(x) 22其中
?0,0,x?0,?? F2(x)??x,F1(x)???1,x?0.?1,?x?0,0?x? 1,x?1.F1x)是而 ((离散)单点分布函数, (连续)均匀分布U(0,1)的分布函数。 F2(x)是
三、既不离散也不连续的随机变量及其判别
(一)随机变量的判别
由结论1的逆否命题可得,
结论4 若随机变量?的分布函数 (Fx)不是阶梯函数,则?一定是非离散型随机变量。
由结论3的逆否命题可得,
结论5 若随机变量?的分布函数 (Fx)不是连续函数,则?一定是非连续型随机变量。
(二)既不离散也不连续的随机变量的判别
既非离散又非连续的随机变量的分布函数具有不同于离散型、连续型随机变量分布函数的特点[3]。
(1)分布函数是右连续,但却不是在每一个分段区间内是常函数,这一点区别于离散型随机变量的分布函数。
(2)分布函数不是连续函数,在某些点处有跳跃性,这一点区别于连续型随机变量的分布函数。
综上,我们可以得到一个既不离散也不连续随机变量的判别条件。
Fx)既不是阶梯函数又不是连续函数,则?一结论6 若随机变量?的分布函数 (定是既不离散也不连续的随机变量。
例4 已知函数
x?0?0,?F?x???0.5(x?1),0?x?1
?1,x?1?9
证明: (Fx)是既不离散也不连续的某个随机变量?的分布函数。 证: 先证 (Fx)是?的分布函数。
(1)单调性:设x1?x2,
若x1、x2?0,则F?x1??F?x2??0 ; 若x1?0,x2?0,则0?F?x1??F?x2?;
若0?x1、x2?1,则F?x2??F?x1??0.5?x2?1??0.5?x1?1??0.5?x2?x1??0,
故F?x1??F?x2?;
若0?x1?1,x2?1,则F?x1??1?F?x2?,故F?x1??F?x2?; 若x1、x2?1,则F?x1??F?x2??1; 综上,F?x1??F?x2?.
(2)有界性:F?????xlim???F?x??0, F?????xlim???F?x??1;
(3)右连续性:只需考虑间断点0、1处的连续性。 F(0?0)?F(0?)F0,?(1?F0)? (1 ?F(x?0)?F(x ),故F?x?右连续。 ?F(x)可作为某随机变量?的分布函数。 再证 (Fx)是非离散非连续随机变量的分布函数。
易见 (Fx)是以x?0为间断点的非连续函数,同时也非阶梯函数。故由结论6,是既不离散也不连续的随机变量。
例5设随机变量的分布函数为
问随机变量?是离散型,还是连续型?
证:利用分布函数的性质来判断此函数在x?2处不连续, ∴?不是连续型随机变量。
∵此分布函数在区间(0,2]上不是常函数, ∴?不是离散型随机变量,
故?为既非离散又非连续的随机变量。
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? (三)考研中常见的非离散非连续的随机变量示例
在研究生入学考试中,对单纯的连续性和离散型随机变量的考查越来越少,反而对这种既不离散也不连续的随机变量考察加重,更注重考生们对知识点综合应用的能力,下面给出几个近几年考研中出现的此种类型的例子。
111.(1997,11):假设随机变量X的绝对值不大于1,P?X??1??,P?X?1??,84在事件??1?X?1? 出现的条件下, X在??1,1?内任一子区间上取值的条件概率与该子区间的长度成正比。试求
(1)X的分布函数F(x)?P?X?x?; (2) X取负值的概率p.
11由于P?X??1??,P?X?1??,在X??1和X?1这两点可以作为离散型的情况
84来处理。在其它情况下可作为连续型的情况来处理,且在??1,1?内服从均匀分布, X115在此区间内取值的概率为P??1?X?1??1???.
848因此,X的分布函数为
?0,x??1?51?F?x???(x?1)?,?1?x?1
8?16x?11,??易见,F?x?既非阶梯函数又不是连续函数,所以由结论6可知,X是既不离散也不连续的随机变量。
2.(2002)假设以设备开机后无故障工作的时间X服从指数分布,平均无故障工作的时间(EX)为5小时。设备定时开机,出现故障时自动关机,而在无故障的情况下工作两小时便关机。试求该设备每次开机无故障工作的时间Y的分布函数F(y).
解:设X的分布参数为?,由于EX?11.易见Y?min?X,2?. 5y5??5,可知??当y?0时,F(y)?0;当y?2时,F(y)?1;
当0?y?2时,F(y)?P?Y?y??P?min(X,2)?y??P?X?y??1?e.
y?0,?0,?y??Y的分布函数F(y)=?1?e5,0?y?2,
?1,y?2.???3.(99,4,3分)假设随机变量X服从指数分布,则随机变量Y?min?X,2?的分布函数( )
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