离散型二维分布:比较与求和

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方法模板

一、对称化三分法(本节的唯一公式)

任意两个随机变量把样本空间分成三块:,若 与 独立同分布,则由 与 同分布得 ,于是

一切归结为算一个 。

这是第16章"取半和"的同一个技巧

对称轴上的概率 ——先用对称性把两块打包,再用归一性劈开。 第16章的 正面多于反面相等 是同一个式子,见 伯努利试验与二项模型。

二、 的计算:对角线求和

独立,取值都在 上:,同分布时

几何意义:这是分布律向量与自己的内积 。由柯西不等式,( 个取值时),分布越均匀,“撞上”的概率越小。

三、几何级数是常客

离散题的求和几乎总落到

几何分布(,)自撞概率:

(用了 、。这个结果值得直接记住。)

四、“是不是二项分布”的三步核对

看到”下列服从二项分布的是”,按顺序查:

  1. 取值集合必须是 ——连续的非负整数,从 0 开始。出现负数、跳号(如 )立刻出局;
  2. 概率形状必须是 ;
  3. 独立同分布的 - 变量之和才是二项——加法可加,减法不可加。

永远不是二项分布(除非退化)

二项分布取值非负,而 关于 对称地取到负值。 同理” 与 同为二项 二项”也要同一个 且独立,见 可加性表。

必考

880 第十八章综合选择 1

原题 设随机变量 与 独立同分布,均服从 ,则 .

A.  B.  C.  D.

解析 这是几何分布 (“首次成功所需的试验次数”)。记 :

因式分解 :,选 D。

另解(排除法,30 秒) 用极端值 + 概率必须在 内:

  • 令 (几乎必然 ),真值应 。A: ✗(超过 1,出局);C: ✗;B: ✗;D: ✓
  • 只剩 D。

(A、C 在 时就已经大于 1,本来就不可能是概率。)

这个结果的直观: 总在 内,且 越小越小

小意味着分布”摊得很开”,两次独立试验撞到同一个 就越难。 时得 ——这个特例马上会在 1000 强化 4-1 里出现。

1000 题基础篇第3章 6

原题 设离散型随机变量 和 独立同分布:,则 .

解析 把上一题脱去具体分布,只剩骨架。事件 按 的取值作全集分解(这些事件两两互斥、并起来是 ):

同分布

回代检查:几何分布 时 ✓ 与上题一致。

有个名字:碰撞概率(也叫 Simpson 指数 / Rényi 熵的指数)

它衡量分布的”集中度”:

  • 退化分布(某个 ):,必撞;
  • 点均匀分布:,这是取值只有 个时的最小值(柯西不等式取等条件是均匀);
  • 取值无穷多时可以任意接近 。

所以 ,永远是合法概率——可以拿来验算答案。

1000 题基础篇第3章 5

原题 设两个相互独立的随机变量 和 均服从二项分布 ,则 .

解析 是两枚公平硬币(各取 概率 )。

解法一(对称化三分法,推荐)

解法二(取补,最快),( 对 - 变量只有一种可能:。)

解法三(列表,最笨但零风险) 四种等可能情形 各 ,满足 的是 三种,得 。

与 在离散型下差一个 ,且这个量不为零

,与 相差 。 连续型下 (对角线是零测集),两者才相等——离散型千万不要顺手把 写成 。 这是第17章”连续型下 与 不必区分”的反向提醒。

1000 题强化篇第4章 1

原题 设 独立同分布,,,则 .

A.  B.  C.  D.

解析 第一步永远是定 ——题目没直接给,必须用归一性挖出来。

(顺带确认 成立。)于是 ,即 。

第二步:,第三步(对称化):,选 C。

答案 出现两次不是巧合,而是三分恰好均分

——三块一样大。 这只在 的几何分布上发生:由 880 综合选择 1 的通式 ,令它等于 解得 ✓ 两道题互为验算:一个给通式,一个给特例,答案对得上说明两边都没错。

选项里的 是诱饵

B、D 都含 ,可题目的 早在归一性里被钉死成 了——最终答案必须是纯数。 凡是”分布律含未知参数”的题,第一步必是归一性定参数;答案里还留着参数,一定漏了这一步。

1000 题基础篇第3章 1

原题 设随机变量 和 相互独立且均服从分布 (),则下列随机变量服从二项分布的是( ).

A.  B.  C.  D.

解析 先按方法模板第四条查取值集合:

选项取值判定
A. 有负数、且跳号 ✗
B. 形状对,待验概率
C. 有负数 ✗
D. 全非正 ✗

只剩 B,验证概率。令 :

正是 ,故 。选 B。

另解(结构识别,一眼看穿) 令 ,则 把 的取值 映到 ,即 ;同理 ,且 。而,“两个独立同 的 - 变量之和 = ” 是二项分布的定义本身。

关键换元 :把 标准化成

这个”把 变量转成 - 变量”的换元在概率论里到处都是(对称随机游走 ↔ 二项分布)。 反向换元 则把二项分布转成随机游走的位移,第20章中心极限定理里还会再用一次。

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