CBMS-2015-11

题目来源Question 11 日期:2024-08-01 题目主题:Math-概率论-概率生成函数

解题思路

这道题目主要涉及概率生成函数的性质和应用。我们需要:

  1. 证明概率生成函数的基本性质
  2. 推导独立同分布随机变量和的概率生成函数
  3. 使用条件期望和全期望公式推导复合随机变量的概率生成函数
  4. 应用概率生成函数的性质计算具体分布的期望

关键是要理解概率生成函数的定义和性质,以及如何利用这些性质来解决复杂的概率问题。

Solution

1. Proving basic properties of probability generating functions

(a) To show :

The last step follows from the fact that the sum of probabilities over all possible outcomes is 1.

(b) To show :

Evaluating at :

2. Probability generating function of sum of i.i.d. random variables

We need to show where .

3. Probability generating function of compound distribution

We need to show where .

Using the hint and the definition of probability generating function:

4. Calculating expectations for specific distribution

Given , , we need to calculate and .

First, let’s calculate :

Now, for , we can use the result from part 1(b) and part 3:

Therefore, .

知识点

概率论概率生成函数条件期望全期望公式复合分布

难点思路

  1. 理解概率生成函数的定义和基本性质
  2. 利用独立性推导和的概率生成函数
  3. 使用条件期望和全期望公式推导复合随机变型的概率生成函数
  4. 应用概率生成函数的性质计算具体分布的期望

解题技巧和信息

  1. 概率生成函数的基本性质:
    • (对于独立的 )
  2. 几何分布的概率生成函数:如果 ,则
  3. 利用全期望公式:

重点词汇

  • Probability generating function: 概率生成函数
  • Independent and identically distributed (i.i.d.): 独立同分布
  • Compound distribution: 复合分布
  • Conditional expectation: 条件期望
  • Law of total expectation: 全期望公式
  • Geometric distribution: 几何分布