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附录B 题型图谱与作业定位 ​

本附录不逐题定位题号,而是按讲义章节和作业时间顺序整理题型、解法入口和易错点。

1. 作业材料的大致课程映射 ​

作业文件大致对应内容使用方式
作业9.26.pdf事件、计数、古典概型练样本空间选择、排列组合、补事件
作业10.10.jpg概率空间、随机变量、分布函数练分布律、分布函数、基本分布
作业10.17.pdf条件概率、全概率、Bayes、独立性练分割、后验概率、独立性判别
作业10.24.pdf期望、示性函数、变量替换练 E1A=P(A)、离散期望
作业10.31.pdf方差、协方差、不等式练 Eξ2−(Eξ)2、Chebyshev
作业11.7.pdf连续型随机变量练密度归一化、分布函数、连续期望
作业11.14.pdf随机向量、联合密度、边缘密度练积分区域、独立性、边缘化
作业11.21.pdf变量变换、和与商的分布练 Jacobian、卷积、比率分布
作业11.28.pdf特征函数、母函数练独立和、唯一性、常见分布识别
作业12.5.pdf、补交12.5.pdf收敛类型、大数定律练 Chebyshev、Borel-Cantelli
作业12.12.pdf中心极限定理练标准化、正态近似
作业12.19.pdf后半课程综合练特征函数、极限定理和分布变换综合

这个映射按文件日期和讲义进度给出,具体题目顺序可能有偏差。

2. 第 1 章题型:事件与古典概型 ​

题型 1:直接计数 ​

入口:

P(A)=|A||Ω|.

步骤:

  1. 明确样本空间是否有序。
  2. 判断是否等可能。
  3. 分子分母使用同一种计数口径。

常见错误:

  • 分母用排列,分子用组合。
  • 误把“点数和”当成等可能样本点。

题型 2:至少一个 ​

入口:

P(至少一个)=1−P(一个也没有).

典型模型:

  • 生日问题。
  • 至少一次成功。
  • 至少一个人拿到自己的物品。

题型 3:容斥和错排 ​

入口: P(⋃iAi)=∑iP(Ai)−∑i<jP(AiAj)+⋯.

错排公式:

Dn=n!∑k=0n(−1)kk!.

恰好 r 个固定点:

(nr)Dn−rn!.

3. 第 2 章题型:随机变量与分布函数 ​

题型 1:由分布律写分布函数 ​

入口:

F(x)=∑xk≤xpk.

注意阶梯函数的右连续性。

题型 2:由分布函数求概率 ​

入口:

P(a<ξ≤b)=F(b)−F(a).

点概率:

P(ξ=a)=F(a)−F(a−).

题型 3:检验分布函数 ​

检查:

  • 单调不减。
  • 右连续。
  • 左端极限 0。
  • 右端极限 1。

4. 第 3 章题型:条件概率、Bayes 和独立性 ​

题型 1:条件概率定义 ​

入口:

P(A∣B)=P(A∩B)P(B).

适合:

  • 已知条件事件明确。
  • 样本空间缩小后重新计数。

题型 2:全概率公式 ​

入口:

P(A)=∑iP(Bi)P(A∣Bi).

分割 Bi 通常是:

  • 产品来源。
  • 病因类别。
  • 抽取阶段。
  • 初始状态。

题型 3:Bayes 公式 ​

入口:

P(Bj∣A)=P(Bj)P(A∣Bj)∑iP(Bi)P(A∣Bi).

常见错误:

  • 分母只写目标原因的一项。
  • 把 P(A∣B) 当作 P(B∣A)。

题型 4:独立性判别 ​

事件:

P(A∩B)=P(A)P(B).

随机变量:

Fξ,η(x,y)=Fξ(x)Fη(y).

离散变量:

P(ξ=xi,η=yj)=P(ξ=xi)P(η=yj).

5. 第 4 章题型:期望、方差与不等式 ​

题型 1:示性函数法 ​

适合计数型随机变量:

ξ=∑i=1n1Ai.

期望:

Eξ=∑i=1nP(Ai).

优点:不需要知道 ξ 的完整分布。

题型 2:变量替换公式 ​

离散:

Eφ(ξ)=∑kφ(xk)pk.

连续:

Eφ(ξ)=∫−∞∞φ(x)f(x)dx.

题型 3:方差计算 ​

入口:

Var(ξ)=Eξ2−(Eξ)2.

随机和: Var(∑iξi)=∑iVar(ξi)+2∑i<jCov(ξi,ξj).

若独立或两两不相关,协方差项为 0。

题型 4:不等式估计 ​

Markov:

P(ξ≥a)≤Eξa,ξ≥0.

Chebyshev:

P(|ξ−Eξ|≥ε)≤Var(ξ)ε2.

Cauchy-Schwarz:

|Eξη|≤Eξ2Eη2.

6. 第 5 章题型:连续分布与随机向量 ​

题型 1:密度归一化 ​

若密度含未知常数 c,先解:

∫−∞∞f(x)dx=1.

再求分布函数、概率或期望。

题型 2:分段分布函数 ​

步骤:

  1. 按密度支撑分段。
  2. 对 x 落在不同区间分别积分。
  3. 检查 F 连续、右连续、极限为 0 和 1。

题型 3:联合密度求边缘密度 ​

入口:

fξ(x)=∫f(x,y)dy.

积分限由联合支撑区域决定。先画图再积分。

题型 4:判断独立 ​

检查:

  1. 支撑区域是否是直积。
  2. 联合密度是否能分解为 g(x)h(y)。
  3. 分解后是否与边缘密度一致。

题型 5:变量变换 ​

步骤:

  1. 设 u=g(x,y),补 v=h(x,y)。
  2. 解逆变换 x=x(u,v),y=y(u,v)。
  3. 求:
|∂(x,y)∂(u,v)|.
  1. 写:
fU,V(u,v)=fX,Y(x(u,v),y(u,v))|∂(x,y)∂(u,v)|.
  1. 对 v 积分得到 fU(u)。

7. 第 6 章题型:母函数与特征函数 ​

题型 1:用母函数识别分布 ​

常见识别:

(1−p+ps)n⇒B(n,p).eλ(s−1)⇒P(λ).

题型 2:独立和 ​

母函数:

G∑iξi(s)=∏iGξi(s).

特征函数:

φ∑iξi(t)=∏iφξi(t).

题型 3:用特征函数证明同分布 ​

路线:

  1. 求两个随机变量的特征函数。
  2. 证明二者相等。
  3. 用唯一性定理推出同分布。

8. 第 7 章题型:收敛与极限定理 ​

题型 1:依概率收敛 ​

入口:

P(|ξn−ξ|≥ε)→0.

若能求方差,常用 Chebyshev:

P(|ξn−Eξn|≥ε)≤Var(ξn)ε2.

题型 2:几乎处处收敛 ​

入口:

若:

∑nP(|ξn−ξ|≥ε)<∞,

则:

ξn→ξa.s.

题型 3:大数定律 ​

样本均值:

ξ¯n=1n∑i=1nξi.

若独立同分布且 Eξi=μ,通常结论为:

ξ¯n→μ

以依概率或几乎处处意义成立,取决于定理条件。

题型 4:中心极限定理 ​

标准化:

Sn−ESnVar(Sn).

独立同分布情形:

∑i=1nξi−nμσn→dN(0,1).

二项正态近似:

X−npnp(1−p)≈N(0,1).

连续性修正常用于:

P(a≤X≤b).

9. 综合题的拆解顺序 ​

  1. 先判断对象是事件、随机变量、随机向量还是随机序列。
  2. 如果是事件,优先找样本空间、补事件、分割或独立性。
  3. 如果是随机变量,优先求分布函数或密度。
  4. 如果求期望,优先用变量替换公式或示性函数分解。
  5. 如果是二维连续变量,先画支撑区域。
  6. 如果是和或比值,考虑卷积或变量变换。
  7. 如果是极限,先判断需要哪种收敛,再选不等式、Borel-Cantelli、特征函数或 CLT。

10. 常见检查清单 ​

  • 概率是否在 [0,1]。
  • 分布律是否求和为 1。
  • 密度是否积分为 1。
  • 分布函数是否右连续。
  • 方差是否非负。
  • 独立性是否真的给出,而不是只给出不相关。
  • 极限定理条件是否满足:独立、同分布、可积、方差有限、Lindeberg 或 Lyapunov。
  • 正态近似是否完成中心化和标准化。