Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Практика 7 / Практика7(kad)

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
19.04.2024
Размер:
507.45 Кб
Скачать

Практика 7.1

Необходимо найтицисловыехарактеристики (математическоеожидание,дисперсию)и временные характеристики (корреляционнуюфункциюиинтервалкорреляции)для стационарного гауссовпроцесса соследующимиданными

σ:= 0.5

 

 

 

volt

μ := 1

 

 

 

volt

 

 

 

α:= 0.2

sec

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормированная корреляционная функция

ρ(τ) := e- α τ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одномерная плотностьвероятностивсечениипроцессаX(t1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

(x1 - μ)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(x1) :=

 

 

 

 

 

 

exp -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σ

 

2 π

 

 

 

 

2

 

 

Математическоеожидание процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

(x1 - μ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m1 :=

 

 

 

 

 

 

 

x1 exp -

 

 

 

 

 

dx1

0.7071067811865475244

 

2 = 1

 

 

μ 1

 

 

 

 

σ

 

2 π

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

m1 := μ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дисперсия процессавсечении X(t2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

(x2 - μ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D:=

 

 

 

 

 

 

(x2 - m1)

 

 

exp -

 

 

 

 

 

dx2

0.1767766952966368811

2

 

= 0.25

 

 

 

σ

 

2 π

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

D:= σ2 = 0.25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Корреляционнаяфункция процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R(τ) := D exp(-α τ2)

 

 

 

или

 

 

 

 

 

R(τ) := σ2 exp(-α τ2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценимсогласно интервалукорреляции величинуинтервалукорреляциюпроцесса

 

 

τk(α) :=

exp(-α τ2)

 

 

 

τk(α) 1.9816636488030055067 = 1.982

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1

Найтиматожидание,дисперсиюи корреляционнуюфункциюслучайного процесса U(t) при следующихданных

Um:= 2

volt

 

ω0 := 0.2 sec

 

 

 

 

 

 

 

 

 

реализация вида u(t,ϕ) := Um cos(ω0 t + ϕ)

 

u(t,ϕ) 2 cos(ϕ + 0.2 t)

p(ϕ) :=

 

1

 

if -π ϕ π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

otherwise

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(ϕ)

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 10 - 5 0 5 10

ϕ

Математическоеожидание M := ϕ p(ϕ) dϕ = 0

- ∞

 

 

1

2

 

 

 

Дисперсия

 

 

2

 

D:= 2

Um = 2

D:=

(Um cos(ϕ))

p(ϕ) dϕ = 2

 

 

 

 

 

 

 

- ∞

 

Интервалкореляции τ := p(τ) dτ = 0.5

0

Корелляционая функция

R := D cos(ω0 τ) = 1.99

Задача 2

Найтиматожиданиеи дисперсиюстационарного случайного процесса X(t)прислед данных

Экспоненциальная плотностьвероятности

λ := 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(x) :=

 

λ e- λ

 

x

 

 

if x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

if x < 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- λ x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m :=

x λ e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мат.ожидание:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x - m)2 (λ e- λ x)dx

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дисперсия:

D:=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найтисоотношение междупараметрами αи βприследующихисходныхданных

 

 

 

β:= 1 α:= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функция плотности распределения

 

 

ff(x) :=

 

β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вероятностейстационарного случайного

 

1 + α x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

процесса X(t)вегосеченииt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегрирование отx

 

 

 

 

 

 

 

f(x,α,β) :=

 

β

 

 

 

 

β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + α x2

 

 

 

 

 

 

 

F(x,α,β) :=

f(x,α,β) dx π β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- ∞

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β

 

 

 

 

 

 

 

 

ff(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ff(x) :=

 

 

 

 

 

dx π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + α x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

10

-

5

 

0

5

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

По определениюплотностивероятности =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогдасоотношение определяется уравнением

 

 

 

 

 

π β

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4

Определитьдопустимое соотношениемеждупараметрами αи βи дисперсиюстационароного случайного процесса X(t)всечении tприследующихпараметрах

Плотностьвероятности

P(x) := β e-

α

 

x

 

 

 

или

 

 

 

 

p(x,α1,β1) := β1 e- α1

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегрирование при

 

β:= 1 α:= 2

 

для плотности

 

 

P(x) := β e- α

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

вероятности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P(x) dx 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

- e

- α1 x

 

 

 

 

 

β1

lim

 

- e

- α1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β1

- β1

x ∞

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

x ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(x,α1

,β1) dx

 

 

 

 

 

 

 

-

-

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

α1

 

α1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таккакматкадругается интегрируемруками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Левая часть

lim

 

F1(α1,β1,x)

assume,α1 > 0

 

 

lim

 

F1(α1,β1,x)

 

 

 

 

 

 

 

интеграла

x ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Правая части

 

 

 

 

 

-

α1 x

 

 

 

2 β1 e

- α1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 β1

интеграла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1(α1,

β1,x) := 2

β1 e

 

 

 

 

 

dx

-

 

 

 

 

 

 

 

 

или

F1(α1,β1,0) -

 

 

 

 

 

 

 

 

α1

 

 

 

α1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогдаинтегралравен

 

 

 

 

 

 

 

 

2 β1

 

 

2 β1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FF(α1,β1) := 0 - - α1

 

 

α1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мат.ожидание: m := x P(x) dx 0

- ∞

Дисперсия:

 

 

D:=

(x - m)2 P(x) dx = 0.5

 

- ∞

Задача 5

Соотношение между αиβпоопределению плотности вероятностиопределяеться уравнением:

2αβ = 1

Найтизначение параметра a идисперсиюслучайно величинына интервале от0 до d=2

d := 2

a := 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотностьвероятности

p(x) :=

(a x) if

0 x d

 

 

 

 

d

 

 

a d2

0 otherwise

Функция распределенияя

 

 

 

 

 

 

 

черезплотностьвероятности

F(a

,d) :=

a xdx

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

Тогда

 

 

a :=

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Матожидание:

 

4

 

зависимость

 

m :=

x a xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

3

 

2

(x - m)2 x adx

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D:=

= 0.222

Дисперсия для непрерывнойвеличины:

 

0

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке Практика 7