3. Podać przykład rozkładów prawdopodobieństwa µ n, µ, takich, że µ n µ,

Podobne dokumenty
Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II Podaj przykład rozkładów prawdopodobieństwa µ n, µ, takich, że µ n µ,

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II Podać przykład rozkładów prawdopodobieństwa µ n, µ, takich, że µ n µ,

Zadania z RP 2. seria Podać przykład rozkładów prawdopodobieństwa µ n, µ, takich, że µ n

Seria 1. Zbieżność rozkładów

2. Wykaż, że moment pierwszego skoku w procesie Poissona. S 1 := inf{t : N t > 0} jest zmienną losową o rozkładzie wykładniczym z parametrem λ.

2. Wykaż, że moment pierwszego skoku w procesie Poissona. S 1 := inf{t : N t > 0} jest zmienną losową o rozkładzie wykładniczym z parametrem λ.

Zestaw 2: Zmienne losowe. 0, x < 1, 2, 2 x, 1 1 x, 1 x, F 9 (x) =

Ćwiczenia: Ukryte procesy Markowa lista 1 kierunek: matematyka, specjalność: analiza danych i modelowanie, studia II

Prawa wielkich liczb, centralne twierdzenia graniczne

Lista zadania nr 7 Metody probabilistyczne i statystyka studia I stopnia informatyka (rok 2) Wydziału Ekonomiczno-Informatycznego Filia UwB w Wilnie

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa III - 1

Zadania z Procesów Stochastycznych 1

Ćwiczenia 7 - Zmienna losowa i jej rozkład. Parametry rozkładu.

Wykład 3 Jednowymiarowe zmienne losowe

Szkice do zajęć z Przedmiotu Wyrównawczego

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

Rachunek prawdopodobieństwa 1B; zadania egzaminacyjne.

PEWNE FAKTY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa - 12

zadania z rachunku prawdopodobieństwa zapożyczone z egzaminów aktuarialnych

12DRAP - parametry rozkładów wielowymiarowych

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa III - 1

1 Relacje i odwzorowania

Prawdopodobieństwo i statystyka

Laboratorium nr 7. Zmienne losowe typu skokowego.

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa Dana jest przestrzeń probabilistyczna (Ω, F, P ), gdzie Ω jest zbiorem przeliczalnym

07DRAP - Zmienne losowe: dyskretne i ciągłe

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 4 Przekształcenia zmiennej losowej, momenty

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

Wykład 11: Martyngały: definicja, twierdzenia o zbieżności

Przestrzeń probabilistyczna

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa I - 1. a) Jacek i Agatka stoją koło siebie; b) Jacek, Placek i Agatka stoją koło siebie.

5 Przegląd najważniejszych rozkładów

WYKŁAD 3. Witold Bednorz, Paweł Wolff. Rachunek Prawdopodobieństwa, WNE, Uniwersytet Warszawski. 1 Instytut Matematyki

Jednowymiarowa zmienna losowa

Metody probabilistyczne

Lista 1. Procesy o przyrostach niezależnych.

L.Kowalski zadania z rachunku prawdopodobieństwa-zestaw 3 ZADANIA - ZESTAW 3

Lista 5. Zadanie 3. Zmienne losowe X i (i = 1, 2, 3, 4) są niezależne o tym samym

P (A B) = P (A), P (B) = P (A), skąd P (A B) = P (A) P (B). P (A)

STATYSTYKA MATEMATYCZNA ZESTAW 0 (POWT. RACH. PRAWDOPODOBIEŃSTWA) ZADANIA

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

i=7 X i. Zachodzi EX i = P(X i = 1) = 1 2, i {1, 2,..., 11} oraz EX ix j = P(X i = 1, X j = 1) = 1 7 VarS 2 2 = 14 3 ( 5 2 =

P(U 1 > max{u 2,..., U 1000 } U 1 = s)dp U1 (s).

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa I - seria 1

Prawdopodobieństwo i statystyka

III. ZMIENNE LOSOWE JEDNOWYMIAROWE

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa I - seria 1 Aksjomatyka Kołmogorowa, prawdopodobieństwo klasyczne, prawdopodobieństwo geometryczne

L.Kowalski zadania z rachunku prawdopodobieństwa-zestaw 2 ZADANIA - ZESTAW 2

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa I - seria 1

Rozdział 1. Wektory losowe. 1.1 Wektor losowy i jego rozkład

Robert Kowalczyk. Zbiór zadań z teorii miary i całki

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa I - seria 1 Aksjomatyka Kołmogorowa, prawdopodobieństwo klasyczne, prawdopodobieństwo geometryczne

Wykład 11: Martyngały: Twierdzenie o zbieżności i Hoeffdinga

Zmienne losowe i ich rozkłady. Momenty zmiennych losowych. Wrocław, 10 października 2014

Przykłady 6.1 : charakterystyki liczbowe rozkładów dyskretnych

Zestaw 2. jej wartość oczekiwaną oraz wariancję. Znaleźć gęstości zmiennych losowych X, X 2, {

MATEMATYKA Z ELEMENTAMI STATYSTYKI LABORATORIUM KOMPUTEROWE DLA II ROKU KIERUNKU ZARZĄDZANIE I INŻYNIERIA PRODUKCJI ZESTAWY ZADAŃ

Ćwiczenia 1. Klasyczna definicja prawdopodobieństwa, prawdopodobieństwo geometryczne, własności prawdopodobieństwa, wzór włączeń i wyłączeń

Rachunek prawdopodobieństwa Rozdział 4. Zmienne losowe

PODSTAWOWE ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA. Piotr Wiącek

Teoria miary. WPPT/Matematyka, rok II. Wykład 5

Niech X i Y będą niezależnymi zmiennymi losowymi o rozkładach wykładniczych, przy czym Y EX = 4 i EY = 6. Rozważamy zmienną losową Z =.

Rozkłady prawdopodobieństwa zmiennych losowych

Rozkłady statystyk z próby

ćwiczenia z rachunku prawdopodobieństwa

Rozkłady prawdopodobieństwa

Trochę zadań kombinatorycznych. 1. na ile sposobów można siedmiu stojących na peronie pasażerów umieścić w trzech wagonach?

Jeśli wszystkie wartości, jakie może przyjmować zmienna można wypisać w postaci ciągu {x 1, x 2,...}, to mówimy, że jest to zmienna dyskretna.

Wykład 6 Centralne Twierdzenie Graniczne. Rozkłady wielowymiarowe

Zadania z Analizy Funkcjonalnej I Które z poniższych przestrzeni metrycznych są przestrzeniami unormowanymi?

rachunek prawdopodobieństwa - zadania

19 marzec, Łańcuchy Markowa z czasem dyskretnym. Procesy Stochastyczne, wykład 6, T. Byczkowski, Procesy Stochastyczne, PPT, Matematyka MAP1136

Zadania do Rozdziału X

Statystyka i eksploracja danych

7 Twierdzenie Fubiniego

Statystyka i eksploracja danych

5.Dzienne zużycie energii (1=100kWh) pewnej firmy jest zmienną losową. 0, gdy x 0 lub x 3

Wykład z analizy danych: powtórzenie zagadnień z rachunku prawdopodobieństwa

1. Struktury zbiorów 2. Miara 3. Miara zewnętrzna 4. Miara Lebesgue a 5. Funkcje mierzalne 6. Całka Lebesgue a. Analiza Rzeczywista.

Prawdopodobieństwo i statystyka

WSTĘP. Tematy: Regresja liniowa: model regresji liniowej, estymacja nieznanych parametrów. Wykład:30godz., ćwiczenia:15godz., laboratorium:30godz.

Przykłady do zadania 3.1 :

Zmienne losowe i ich rozkłady

Rodzinę F złożoną z podzbiorów zbioru X będziemy nazywali ciałem zbiorów, gdy spełnione są dwa następujące warunki.

Zadania ze Wstępu do Analizy Stochastycznej 1. = 0 p.n.

Statystyka matematyczna

Wykład 12: Warunkowa wartość oczekiwana. Rozkłady warunkowe. Mieszanina rozkładów.

Wybrane rozkłady zmiennych losowych. Statystyka

Wstęp do Rachunku Prawdopodobieństwa, IIr. WMS

Teoria ze Wstępu do analizy stochastycznej

Ćwiczenia 1. Klasyczna definicja prawdopodobieństwa, prawdopodobieństwo geometryczne, własności prawdopodobieństwa, wzór włączeń i wyłączeń

02DRAP - Aksjomatyczna definicja prawdopodobieństwa, zasada w-w

Wybrane rozkłady zmiennych losowych. Statystyka

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA WYKŁAD 3.

Przykładowe zadania na egzamin z matematyki - dr Anita Tlałka - 1

Metody probabilistyczne opracowane notatki 1. Zdefiniuj zmienną losową, rozkład prawdopodobieństwa. Przy jakich założeniach funkcje: F(x) = sin(x),

Matematyka z el. statystyki, # 3 /Geodezja i kartografia II/

Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyka

Geometryczna zbieżność algorytmu Gibbsa

Transkrypt:

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II - Mówimy, że i) ciąg miar probabilistycznych µ n zbiega słabo do miary probabilistycznej µ (ozn. µ n µ), jeśli fdµ n fdµ dla dowolnej funkcji ciągłej ograniczonej f. ii) zmienne losowe X n zbiegają według rozkładu do zmiennej losowej X (ozn. X n X), jeśli µ Xn µ X, czyli dla dowolnej funkcji ciągłej ograniczonej f, Ef(X n ) Ef(X).. Udowodnij, że dla dowolnych liczb x n, x, δ xn δ x wtedy i tylko wtedy, gdy x n x.. Wykaż, że n n k= δ k/n λ, gdzie λ jest miarą Lebesgue a na [, ].. Podać przykład rozkładów prawdopodobieństwa µ n, µ, takich, że µ n µ, ale µ n (A) µ(a) dla pewnego zbioru A.. Wykaż, że: a) jeśli X n X p.n., to X n X; b) jeśli X n X według prawdopodobieństwa, to X n X; c) jeśli X n c, gdzie c jest stałą, to X n c według prawdopodobieństwa. 5. Zmienne losowe X n, X przyjmują tylko wartości całkowite. a) Wykaż, że X n X wtedy i tylko wtedy gdy P(X n = k) P(X = k) dla wszystkich liczb całkowitych k. b) Czy z istnienia granic lim n P(X n = k) dla k całkowitych wynika zbieżność X n wg rozkładu? 6. Czy teza punktu a) poprzedniego zadania się zmieni, jeśli zmienne X n przyjmują wartości wymierne? 7. Niech Bin(p, n) oznacza rozkład Bernoulliego o n próbach z prawdopodobieństwem sukcesu p, a Poiss(λ) - rozkład Poissona z parametrem λ. Wykaż, że jeśli p n n λ, to Bin(p n, n) Poiss(λ). 8. Podaj przykład ciągu dystrybuant F n, zbieżnego punktowo do funkcji, która nie jest dystrybuantą. 9. Podaj przykład ciągu zmiennych losowych X n, zbieżnego wg rozkładu, takiego, że odpowiadający mu ciąg dystrybuant nie zbiega punktowo do dystrybuanty rozkładu granicznego.. Wykaż, że zmienne losowe mające gęstości mogą zbiegać do stałej.. Udowodnij, że N (a n, σ n) N (a, σ ) wtedy i tylko wtedy gdy a n a, σ n σ.. Niech X będzie niezdegenerowaną zmienną losową. Wykaż, że zmienne a n X + b n zbiegają według rozkładu do zmiennej ax + b wtedy i tylko wtedy gdy a n a i b n b.

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II -. Co trzeba założyć o funkcji f, by z tego, że X n jest zbieżne według rozkładu do X wynikała zbieżność według rozkładu f(x n ) do f(x)?. Udowodnij, że jeśli X n X, p > oraz sup n E X n p <, to E X p <, ale niekoniecznie E X n p E X p. Jest to jednak prawdą, gdy dla pewnego ε >, sup n E X n p+ε <.. Niech g n, g oznaczają odpowiednio gęstości rozkładów prawdopodobieństwa µ n, µ na R n. Wykazać, że jeśli g n g p.w., to µ n µ, ale niekoniecznie na odwrót.. Niech X będzie rzeczywistą zmienną losową. Wykaż, że istnieje ciąg zmiennych X n zbieżny według rozkładu do X taki, że a) każde X n przyjmuje tylko skończenie wiele wartości, b) zmienne X n mają gęstość. 5. Wykazać, że jeśli dla wszystkich n, X n jest niezależne od Y n, X jest niezależne od Y oraz X n X, Y n Y, to (X n, Y n ) (X, Y ). 6. Wykaż, że rodzina rozkładów normalnych N (a α, σ α) jest ciasna wtedy i tylko wtedy gdy sup α a α, sup α σ α <. 7. Dana jest rodzina rozkładów a) wykładniczych {Exp(λ) : λ A}, A R +, b) jednostajnych {U(a, b) : a, b A, a < b}, A R. Jaki warunek musi spełniać zbiór A, aby ta rodzina była ciasna?

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II -. Załóżmy, że ciąg zmiennych losowych X n zbiega według rozkładu do zmiennej X o rozkładzie ciągłym. Wykaż, że dystrybuanty X n zbiegają jednostajnie do dystrybuanty X.. Zmienne X, X,... są niezależne i mają rozkład jednostajny na [, a], zbadaj zbieżność według rozkładu ciągu n min{x, X,..., X n }.. Wykaż, że wzór d(µ, ν) = inf{ε > : t F µ (t ε) ε < F ν (t) < F µ (t + ε) + ε} definiuje metrykę na wszystkich rozkładach probabilstycznych na R zgodną ze słabą zbieżnością (tzn. µ n µ d(µ n, µ) ).. Oblicz funkcje charakterystyczne rozkładów i) dyskretnych - dwupunktowego, geometrycznego, Bernoulliego, Poissona; ii) ciągłych - normalnego, jednostajnego, wykładniczego, dwustronnego wykładniczego. 5. Które z następujących funkcji są funkcjami charakterystycznymi: cos t, cos t, ( + eit ), +cos t, e? it

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II -. Korzystając z funkcji charakterystycznej oblicz EX k dla X N (, ).. Pokaż, że kombinacje wypukłe funkcji charakterystycznych są funkcjami charakterystycznymi.. Wiadomo, że ϕ jest funkcją charakterystyczną pewnej zmiennej losowej X. Czy funkcjami charakterystycznymi są : ϕ, Reϕ, ϕ, ϕ?. Zmienne losowe N, X, X,... są niezależne, przy czym N ma rozkład Poissona z parametrem λ, a X i rozkład jednostajny na [, ]. Znajdź rozkład zmiennej losowej N i= X i (przyjmujemy, że ta suma jest równa dla N = ). 5. Niech X będzie zmienną losową taką, że P(X Z) =. Pokaż, że dla każdego n Z, P(X = n) = π π e itn ϕ X (t)dt. 6. Wykaż, że jeśli funkcja charakterystyczna zmiennej X ma drugą pochodną w zerze, to EX <. 7. Zmienna losowa X ma rozkład jednostajny na [, ]. Czy istnieje niezależna od niej zmienna losowa Y taka, że rozkłady zmiennych X + Y i Y są takie same?

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II - 5. Wykaż, że istnieje t takie, że ϕ X (t) = wtedy i tylko wtedy, gdy P(X a + bz) = dla pewnych a, b R.. Przy pomocy funkcji charakterystycznych sprawdź, że jeśli ε n są niezależnymi symetrycznymi zmiennymi losowymi przyjumjącymi wartości ±, to zmienna losowa n n ε n ma rozkład jednostajny na przedziale [, ].. Udowodnij, że zmienna losowa X jest symetryczna wtedy i tylko wtedy gdy ϕ X (t) R dla wszystkich t.. Zmienne X, Y są niezależne, przy czym X i X +Y mają rozkłady normalne. Udowodnij, że zmienna Y ma także rozkład normalny lub jest stała p.n. 5. Zmienne X, Y, ε są niezależne, przy czym X, Y mają rozkład wykładniczy z parametrem λ oraz P(ε = ±) =. Wykaż, że zmienna X Y ma ten sam rozkład, co zmienna εx. 6. Znajdź funkcję charakterystyczną rozkładu Cauchy ego. 7. Udowodnij, że splot rozkładów Cauchy ego ma rozkład Cauchy ego. 8. Znajdź zmienne losowe X, Y takie, że ϕ X+Y = ϕ X ϕ Y oraz zmienne X, Y są zależne. 9. Zmienna X ma funkcję charakterystyczną ϕ X (t) = e t α dla pewnego α (, ]. Co można powiedzieć o rozkładzie zmiennej ax + by, gdzie a, b R, a Y jest niezależną kopią X? 5

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II - 6. Wykaż, że dla α > nie istnieje zmienna losowa taka, że ϕ X (t) = e t α.. Załóżmy, że zmienne X i Y są niezależne, mają jednakowy rozkład oraz dla dowolnych liczb a, b zmienna ax + by ma ten sam rozkład co zmienna ( a α + b α ) /α X. Wykaż, że ϕ X (t) = e c t α dla pewnego c.. Dla n zmienna X n ma rozkład geometryczny z parametrem p n (, ). Wykaż, że jeśli (a n ) n jest takim ciągiem liczb dodatnich, że a n, p n /a n λ >, to zmienne a n X n zbiegają słabo do rozkładu wykładniczego z parametrem λ.. Podaj przykład zmiennych losowych X n takich, że ϕ Xn ϕ punktowo, ale ϕ nie jest funkcją charakterystyczna żadnego rozkładu na prostej. 5. Na campusie uniwersyteckim są dwie restauracja po miejsc każda. Wiadomo, że codziennie osób będzie chciało zjeść obiad, a wyboru restauracji dokonują losowo i niezależnie. Jaka jest szansa, że w którejś restauracji zabraknie miejsc? Ile miejsc należy przygotować w każdej restauracji, by powyższe prawdopodobieństwo było mniejsze od,? 6. W pewnym stanie w wyborach prezydenckich głosuje 5. osób. Zakładając, że wyborcy głosują na każdego z dwu kandydatów z prawdopodobieństwem 5% jaka jest szansa, że różnica między kandydatami będzie mniejsza niż głosów? 7. Na podstawie losowej próby szacujemy procent dorosłych osób popierających pewną partię polityczną. Chcemy by błąd był mniejszy niż % z prawdopodobieństwem.95? Ile w tym celu musimy przepytać osób? Jak zmieni się odpowiedź, jeśli wiemy, że partię popiera nie więcej niż % wyborców? 8. Prawdopodobieństwo urodzenia chłopca wynosi,57. Jakie jest prawdopodobieństwo, że wśród noworodków liczba chłopców nie przewyższy liczby dziewcząt? 9. Rzucono razy kostką. Oszacuj prawdopodobieństwo, że suma wyrzuconych oczek będzie zawarta między a 59.. Dane są niezależne zmienne losowe X, X,..., o wspólnym rozkładzie z wartością oczekiwaną równą i dodatnią wariancją. Wyznacz w zależności od a, α R ( ) lim P X +... + X n n > a.. Zmienne X, X,... są niezależne oraz P(X i = a) = P(X i = /a) = / dla pewnego a >. Wykaż, że zmienne Z n = (X X X n ) / n są zbieżne według rozkładu i znajdź rozkład graniczny. n α 6

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II - 7. Zmienne X λ mają rozkład Poissona z parametrem λ. Wykaż, że X n n n N (, ) według rozkładu gdy n.. Udowodnij, że lim n k n e n k! =. k n. Wykaż, że jeśli X n X oraz Y n c dla pewnego c R, to a) X n + Y n c + X, b) X n Y n cx.. Zmienne losowe X, X,... są niezależne, mają ten sam rozkład taki, że EX =, Var(X) =. Zbadaj zbieżność względem rozkładu ciągów n(x +..., X n ) U n = X +... +, V n = X +... + X n. X n X +... + Xn 5. Niech X, X,... będą niezależnymi zmiennymi losowymi, takimi, że Wykaż, że P(X n = ±) = ( n ), P(X n = ±n) = n. X +... + X n n N (, ), ale Var(X n ). 6. Niech X będzie całkowalną z kwadratem zmienną losową, taką, że X Y +Z, gdzie Y, Z - niezależne kopie X. Wykaż, że X ma rozkład N (, σ ). 7. Załóżmy, że zmienne X k są niezależne oraz P(X k = ±) = / zbadaj zbieżność według rozkładu ciągu n / (X + X +... + nx n ). 8. Zmienne X i są niezależne i mają rozkład jednostajny na [, ]. Zbadaj zbieżność według rozkładu ciągu n / (X + X +... + X n n ). 9. Zmienne X, X,... są niezależne i mają jednakowy rozkład o średniej zero i wariancji. Ciąg (a n ) jest ograniczony oraz s n = (a + a... + a n) /. Wykaż, że ax+ax+...+anxn s n zbiega według rozkładu do N (, ). 7

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II - 8. Rzucamy razy symetryczną monetą. Niech X oznacza łączną liczbę orłów, zaś Y liczbę orłów w pierwszych czterech rzutach. Znajdź E(X Y ) oraz E(Y X).. Zmienne X, X,... są niezależne o rozkładzie wykładniczym z parametrem λ, niech S n = X + X +... + X n. a) blicz E(S n X ), E(S n X ). b) Dla n k wyznacz E(S n S k ), E(S n S k ) oraz E(e Sn S k ).. Znajdź przykład zmiennych losowych X, Y, które nie są niezależne, ale E(X Y ) = EX.. Zmienne X i Y są niezależne, a f jest borelowską funkcją dwu zmiennych taką, że E f(x, Y ) <. Wykaż, że E(f(X, Y ) Y ) = g(y ) p.n., gdzie g(y) = Ef(X, y). 5. Załóżmy, że zmienne X, Y przyjmują wartości naturalne oraz Oblicz E(X Y ). P(X = k, Y = l) = { l l 6. Wektor losowy (X, Y ) ma gęstość g(x, y) = Znajdź E(X Y ). { x dla k l w przeciwnym przypadku. e x(y+) jeśli x >, y > w przeciwnym przypadku 7. Zmienne X i Y są całkowalne, niezależne i mają jednakowy rozkład. Wykaż, że E(X X + Y ) = E(Y X + Y ) = (X + Y ). 8

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II - 9. Załóżmy, że X jest całkowalną zmienną losową, G i G σ-ciałami, przy czym G jest niezależne od X i G. Wykaż, że E(X σ(g, G )) = E(X G ).. Załóżmy, że ε i są niezależnymi zmiennymi takimi, że P(ε i = ±) = /. Oblicz E(ε + ε ε ε ε ) oraz E(ε ε ε + ε ε ).. Wektor (X, Y ) ma łączny rozkład gaussowski o średniej zero taki, że Var(X) = σ, Var(Y ) = σ oraz Cov(X, Y ) = c. Oblicz E(X Y ) oraz P(X Y ).. Wiemy, że p-procent monet jest sfałszowanych - po obu stronach mają orły. Losujemy ze zwracaniem n monet i za każdym razem ją rzucamy. Niech F oznacza liczbę wylosowanych fałszywych monet, a O liczbę wyrzuconych orłów. Udowodnij, że E(F ) = p p+ O. 5. Zmienne τ i σ są momentami zatrzymania względem filtracji (F n ) n=. Wykaż, że τ σ, τ σ, τ + σ są momentami zatrzymania. Czy τ, τ + też są momentami zatrzymania? 6. Zmienne losowe (X n ) są adaptowalne względem filtracji (F n ) n=. Udowodnij, że następujące zmienne losowe są momentami zatrzymania dla dowolnego zbioru borelowskiego B: a) τ = inf{n : X n B} pierwsza wizyta w zbiorze B, b) τ k = inf{n > τ k : X n B}, k =,,... k-ta wizyta w zbiorze B. 7. Niech τ i σ będą momentami zatrzymania względem (F n ) n=. Wykaż, że a) jeśli τ t, to F τ = F t, b) jeśli τ < σ, to F τ F σ, c) A F τ wtedy i tylko wtedy gdy A F oraz A {τ = t} F t dla wszystkich t. 8. Zmienne τ i σ są momentami zatrzymania względem filtracji (F n ) n=. Udowodnij, że {τ < σ}, {τ σ}, {τ = σ} F τ F σ oraz F τ F σ = F τ σ. 9. Podaj przykład momentu zatrzymania τ, takiego, że σ(τ) F τ. 9

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II -. Niech X, X,... będzie ciągiem niezależnych zmiennych losowych o skończonej wariancji i średniej zero oraz S n = X + X +... + X n. Wykaż, że S n i S n Var(S n ) są martyngałami względem filtracji generowanej przez X n.. Załóżmy, że ε, ε,... są niezależnymi zmiennymi losowymi takimi, że P(ε i = ±) = / oraz F n = σ(ε,..., ε n ). Niech S n = ε +... + ε n. a) Znajdź wszystkie liczby a takie, że (a n cos(s n ), F n ) jest martyngałem. b) Wykaż, że dla dowolnego λ >, ciąg (exp(λs n nλ /), F n ) jest nadmartyngałem.. Zmienne X, X,... są niezależne oraz E X i < dla wszystkich i. Udowodnij, że M n = X X X n jest martyngałem względem filtracji generowanej przez X n wtedy i tylko wtedy gdy EX i = dla wszystkich i lub X = p.n... Niech X n będą niezależnymi zmiennymi losowymi o tym samym rozkładzie i średniej. Wykaż, że ciąg Z n dany wzorem Z = Z n = X X +X X +...+X n X n, n jest martyngałem względem F n = σ(x, X,..., X n ). 5. Niech S n = X +X +...+X n oraz F n = σ(x,..., X n ), gdzie X, X,... są niezależnymi zmiennymi losowymi o jednakowym rozkładzie takim, że EXi <. Znajdź liczby a n, b n dla których Sn + a n S n + b n jest martyngałem względem F n. 6. Niech t R oraz X, X,... będą niezależnymi zmiennymi losowymi o rozkładzie normalnym N (, ). Przyjmijmy S n = X + X +... + X n oraz F n = σ(x,..., X n ). Znajdź wszystkie ciągi (a n ) takie, że (e itsn+an, F n ) jest martyngałem.

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II -. Ciąg (X n ) jest martyngałem. Zbadaj, czy są pod- bądź nadmartyngałami ciągi: a) ( X n p ) n p ; b) (X n a) n ; c) (X n a) n ; d) (X n) n.. (Tożsamość Walda) Niech X, X,... będą niezależnymi całkowalnymi zmiennymi losowymi o jednakowym rozkładzie, a τ momentem zatrzymania względem filtracji generowanej przez X n. Niech S n = X +... + X n, wykaż, że ES τ = EτEX, o ile Eτ <.. Oblicz prawdopodobieństwo wygrania (przy skończonym kapitale obu graczy) w grze orła i reszkę monetą symetryczną.. Zmienne X, X,... są niezależne oraz P(X i = ) = p = P(X i = ). Przyjmując S = S n = n i= X i znajdź wszystkie liczby rzeczywiste λ dla których λ Sn jest martyngałem względem filtracji generowanej przez (X n ). 5. Oblicz prawdopodobieństwo wygrania (przy skończonym kapitale obu graczy) w grze orła i reszkę monetą niesymetryczną. 6. Oblicz średni czas oczekiwania na ruinę któregoś z graczy w grze orła i reszkę monetą symetryczną i niesymetryczną. 7. Niech X, X,... będą niezależnymi zmienymi losowymi takimi, że P (X i = ±) = /, S n = X + X +... + X n oraz τ = inf{n : S n = }. Wykaż, że Eτ =. 8. X, X,... są niezależnymi zmiennymi losowymi o wspólnym rozkładzie takim, że EXi <. Udowodnij, że dla dowolnego momentu zatrzymania względem filtracji generowanej przez (X n ) takiego, że Eτ < zachodzi E(S τ τex ) = EτVar(X ). Czy wzór ten musi być prawdziwy bez założenia o skończoności Eτ? 9. Gracz A dysponuje nieskończonym kapitałem. Ile wynosi średni czas oczekiwania na wygranie zł. przez A w grze orła i reszkę a) monetą symetryczną b) monetę niesymetryczną.. Niech (X n, F n ) będzie adaptowalnym ciągiem całkowalnym. Udowodnij, że jest on martyngałem wtedy i tylko wtedy gdy dla dowolnego ograniczonego momentu zatrzymania τ, EX τ = EX.

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II -. Niech (ε n ) n będzie ciągiem niezależnych symetrycznych zmiennych losowych o wartościach ±. Wykaż, że nadmartyngał Z n := e a(ε+...+εn) (na /) jest zbieżny prawie na pewno. Czy jest zbieżny w L?. Niech X, X,... będą niezależne o rozkładzie jednostajnym na [, ]. Wykaż, że n M n = tworzą martyngał (względem filtracji generowanej przez X n ) zbieżny do prawie na pewno, ale nie w L.. Podaj przykład martyngału X n takiego, że X n p.n. oraz E X n.. Wykaż, że jeśli (X i ) i (Y i ) są jednostajnie całkowalne, to dla dowolnych a, b R, (ax i + by i ) jest jednostajnie całkowalny. 5. Znajdź jednostajnie całkowalny ciąg X n taki, że E sup n X n =. ϕ(x) 6. Niech ϕ : R + R + spełnia warunek lim x x =. Wykaż, że jeśli sup i Eϕ( X i ) <, to (X i ) jest jednostajnie całkowalny. k= X k

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II -. Zmienne ε,... są niezależne oraz P(ε i = ±) = /. Rozstrzygnij, które z podanych poniżej procesów są łancuchami Markowa. a) X =, X n = ε +... + ε n, n =,,... b) Y =, Y n = ε ε ε n,, n =,,... c) Z n = ( ) εn,, n =,,... d) W n = ε n ε n+, n =,,... e) V n = ε n + ε n+, n =,..... Załóżmy, że E jest zbiorem przeliczalnym, f : E R E jest funkcją mierzalną (przyjmujemy, że wszystkie podzbiory E są mierzalne), Y pewną zmienną o wartościach w E, zaś X, X,... ciągiem niezależnych zmiennych losowych. Definiujemy Y n+ = f(x n, Y n ) dla n =,,.... Wykaż, że (Y n ) jest łańcuchem Markowa.. Dwa jednorodne łańcuchy Markowa (X n ), (Y n ) z macierzą przejścia P są niezależne. Udowodnij, że Z n = (X n, Y n ) też jest łańcuchem Markowa i znajdź jego macierz przejścia.. (X n ) jest łańcuchem Markowa o wartościach w E. Wykaż, że dla dowolnej funkcji różnowartościowej f : E E, (f(x n )) jest łańcuchem Markowa. Czy tak być musi, jeśli nie założymy różnowartościowości f? 5. Dla łańcuchów Markowa o przestrzeni stanów {,,, } i poniższych macierzach przejścia znajdź wszystkie stany nieistotne i wszystkie zamknięte zbiory stanów. a) b) 6. Rzucamy kostką tak długo, aż pojawi się ciąg 6 lub 66. Jakie jest prawdopodobieństwo, że ciąg 6 pojawi się wcześniej? 7. Rzucamy symetryczną monetą aż do momentu, gdy wyrzucimy pod rząd cztery orły. Oblicz wartość oczekiwaną liczby wykonanych rzutów. 8. Macierz przejścia łańcucha Markowa (X n ) n na przestrzeni S = {,,, } dana jest następująco:. a) Czy jest to łańcuch nieprzywiedlny? b) Oblicz prawdopodobieństwo przejścia w dwu krokach ze stanu do stanu. c) Zakładając, że X = p.n. oblicz prawdopodobieństwo tego, że X n będzie w stanie przed stanem. d) Zakładając, że X = p.n. oblicz wartość oczekiwaną czasu dojścia do stanu.

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II -. Zbadaj okresowość łańcuchów o poniższych macierzach przejścia: a) b). Jednorodny łańcuch Markowa o przestrzeni stanów {,,...} ma macierz przejścia (p n,m ) n,m taką, że p, =, p n,n+ = p n,n = p dla n =,..., gdzie p (, ). W zależności do parametru p wyznacz wszystkie rozkłady stacjonarne.. W dwu urnach znajduje się łącznie n kul. W każdej chwili wybieramy losowo kulę i przenosimy ją do innej urny. Znajdź rozkład stacjonarny liczby kul w pierwszej urnie.. Zmienne Y, Y, Y,... są niezależne i mają ten sam rozkład geometryczny z parametrem. Ciąg zmiennych X, X,... jest określony następująco: X p.n., a dla n, { jeśli Y n =, X n+ = X n Y n jeśli Y n. a) Wykaż, że (X n ) n jest nieprzywiedlnym łańcuchem Markowa. b) Czy ten łańcuch jest okresowy? c) Udowodnij, że wszystkie stany są powracające. 5. Rozważamy symetryczne błądzenie losowe (X n ) po kracie Z, tzn. ze stanu (i, j) przechodzimy z równymi prawdopodobieństwami do jednego ze stanów (i +, j), (i, j) (i, j + ) i (i, j ). Czy łańcuch Markowa (X n ) jest a) okresowy, b) powracalny? c) Czy istnieje rozkład stacjonarny? 6. Dany jest łańcuch Markowa X n startujący ze stanu i. Niech τ = inf{n : X n i}. Wykaż, że τ ma rozkład geometryczny. 7. (X n ) jest łańcuchem Markowa, czy wynika stąd, że a) P(X n = a k+ X ik = a k, X ik = a k,..., X i = a ) = P(X n = a k+ X ik = a k ) dla dowolnych liczb całkowitych i < i <... < i k < n oraz stanów a, a,..., a k+? b) P(X n A k+ X ik A k, X ik A k,..., X i A ) = P(X n A k+ X ik A k ) dla dowolnych liczb całkowitych i < i <... < i k < n oraz zbiorów stanów A, A,..., A k+?