Uppgift 2 Betrakta vädret under en följd av dagar som en Markovkedja med de enda möjliga tillstånden. 0 = solig dag och 1 = regnig dag



Relevanta dokument
TENTAMEN I SF1904 MARKOVPROCESSER TISDAGEN DEN 29 MAJ 2018 KL

b) Vad är sannolikheten att personen somnar i lägenheten? (4 p) c) Hur många gånger förväntas personen byta rum? (4 p)

** a) Vilka värden ska vara istället för * och **? (1 p) b) Ange för de tre tillstånden vilket som svarar mot 0,1,2 i figuren.

TENTAMEN I SF1904 MARKOVPROCESSER FREDAGEN DEN 18 AUGUSTI 2017 KL

k x om 0 x 1, f X (x) = 0 annars. Om Du inte klarar (i)-delen, så får konstanten k ingå i svaret. (5 p)

TENTAMEN I SF1904 MARKOVPROCESSER FREDAGEN DEN 17 AUGUSTI 2018 KL

TENTAMEN I SF1906 (f d 5B1506) MATEMATISK STATISTIK GRUNDKURS,

Avd. Matematisk statistik

TENTAMEN I SF2937 (f d 5B1537) TILLFÖRLITLIGHETSTEORI TORSDAGEN DEN 14 JANUARI 2010 KL

P =

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Onsdagen 29 oktober, 2014

f(x) = 2 x2, 1 < x < 2.

Kunna beräkna medelantal kunder för alla köer i ett könät med återkopplingar. I denna övning kallas ett kösystem som ingår i ett könät oftast nod.

9. Beräkna volymen av det område som begränsas av planet z = 1 och paraboloiden z = 5 x 2 y 2.

0 om x < 0, F X (x) = x. 3 om 0 x 1, 1 om x > 1.

b) Beräkna sannolikheten för att en person med språkcentrum i vänster hjärnhalva är vänsterhänt. (5 p)

b) Om vi antar att eleven är aktiv i en eller flera studentföreningar vad är sannolikheten att det är en kille? (5 p)

Avd. Matematisk statistik

Summor av slumpvariabler

b) Beräkna väntevärde och varians för produkten X 1 X 2 X 10 där alla X i :na är oberoende och R(0,2). (5 p)

(a) sannolikheten för att läkaren ställer rätt diagnos. (b) sannolikheten för att en person med diagnosen ej sjukdom S ändå har sjukdomen, dvs.

b) Beräkna sannolikheten att en mottagen nolla har sänts som en nolla. (7 p)

Markovprocesser SF1904

Uppgift 1 (a) För två händelser, A och B, är följande sannolikheter kända

(a) Avgör om A och B är beroende händelser. (5 p) (b) Bestäm sannolikheten att A inträffat givet att någon av händelserna A och B inträffat.

Uppgift 1. P (A) och P (B) samt avgör om A och B är oberoende. (5 p)

STYRNING AV PORTFÖLJER MED FLERA TILLGÅNGAR

Tentamen i Matematisk statistik, LKT325,

0 om x < 0, F X (x) = c x. 1 om x 2.

Bestäm med hjälp av en lämplig och välmotiverad approximation P (X > 50). (10 p)

Institutionen för Matematik TENTAMEN I LINJÄR ALGEBRA OCH NUMERISK ANALYS F1, TMA DAG: Fredag 26 augusti 2005 TID:

Omtentamen i DV & TDV

Ma2bc. Komvux, Lund. Prov 1. 1-Övningsprov.

Storräkneövning: Sannolikhetslära

e x/1000 för x 0 0 annars

b) antalet timmar Lukas måste arbeta för att sannolikheten att han ska hinna med alla 112 datorerna ska bli minst (3 p)

Avd. Matematisk statistik

(b) Bestäm sannolikheten att minst tre tåg är försenade under högst tre dagar en given vecka.

Uppgift 1. f(x) = 2x om 0 x 1

5 Kontinuerliga stokastiska variabler

Lufttorkat trä Ugnstorkat trä

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Kortfattade lösningsförslag till tentamen , kl

Tentamen i Sannolikhetslära och statistik (lärarprogrammet) 12 februari 2011

Avd. Matematisk statistik

24 oktober 2007 kl. 9 14

Lennart Carleson. KTH och Uppsala universitet

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 27 maj, 2013

Tillväxt och klimatmål - ett räkneexempel

LABORATIONSHÄFTE NUMERISKA METODER GRUNDKURS 1, 2D1210 LÄSÅRET 03/04. Laboration 3 3. Torsionssvängningar i en drivaxel

Repetitionsuppgifter i Matematik inför Basår. Matematiska institutionen Linköpings universitet 2014

Resultatet läggs in i ladok senast 13 juni 2014.

TNSL11 Kvantitativ Logistik

Matematik Åk 9 Provet omfattar stickprov av det centrala innehållet i Lgr b) c) d)

Faderns blodgrupp Sannolikheten att barnet skall få blodgrupp A0 A0 1/2 AA 1 AB 1/2 Övriga 0

Vektorgeometri för gymnasister

Markovprocesser SF1904

Markovprocesser SF1904

b) Förekommer A- och B-fel oberoende av varandra? (Motivering krävs naturligtvis!) (5 p)

Stokastiska processer och simulering I 24 augusti

Tentamen i Matematisk statistik Kurskod S0001M

Sannolikheten för att barnet skall få blodgrupp A0 A0 1/2 AA 1 AB 1/2 Övriga 0

Tentamen i Statistik, STA A13 Deltentamen 2, 5p 24 januari 2004, kl

DN1230 Tillämpad linjär algebra Tentamen Onsdagen den 29 maj 2013


Avd. Matematisk statistik

b) Teknologen Osquarulda känner inte till ML-metoden, men kom på intuitiva grunder fram till att p borde skattas med p = x 1 + 2x 2

Tentamen MVE300 Sannolikhet, statistik och risk

8-1 Formler och uttryck. Namn:.

Avd. Matematisk statistik

Tentamen STA A10 och STA A13, 9 poäng 19 januari 2006, kl

Ekvationssystem - Övningar

1 e (λx)β, för x 0, F X (x) = 0, annars.

Institutionen för Matematiska Vetenskaper TENTAMEN I LINJÄR ALGEBRA OCH NUMERISK ANALYS F1/TM1, TMA

Enkäten inleds med några frågor om demografiska data. Totalt omfattar enkäten 85 frågor år år år. > 60 år år.

Basbyte (variabelbyte)

Matematik B (MA1202)

Avd. Matematisk statistik

Tentamen i Matematisk statistik Kurskod S0001M

Räntemodeller och marknadsvärdering av skulder

Avd. Matematisk statistik

Senaste revideringen av kapitlet gjordes , efter att ett fel upptäckts.

(a) Hur stor är sannolikheten att en slumpvist vald person tror att den är laktosintolerant?

Onsdagen den 16 mars 2005, 8:00 13:00

MATEMATIKENS SPRÅK. Syftet med denna övning är att med hjälp av logik lära oss att uttrycka matematik mer exakt,

Den kalkylmässiga ålderspensionsåldern är 65 år Pensionsålder för arbetstagare som går i ålderspension i enlighet med 8 2 mom.

En trafikmodell. Leif Arkeryd. Göteborgs Universitet. 0 x 1 x 2 x 3 x 4. Fig.1

a) Beräkna sannolikheten att en följd avkodas fel, det vill säga en ursprungliga 1:a tolkas som en 0:a eller omvänt, i fallet N = 3.

Markovprocesser SF1904

2. För vilka värden på parametrarna α och β har det linjära systemet. som satisfierar differensekvationen

Wienerprocesser. Finansiell statistik, vt-05. Enkel slumpvandring. Enkel slumpvandring. Varför: model för aktiekurs (dock med aber...

Avd. Matematisk statistik

LULEÅ TEKNISKA UNIVERSITET Ämneskod S0006M Institutionen för matematik Datum Skrivtid

Tentamen i Optik för F2 (FFY091)

Steg 4. Lika arbeten. 10 Diskrimineringslagen

Tentamen i Matematisk statistik Kurskod S0001M

LINKÖPINGS UNIVERSITET EXAM TAMS 15 / TEN 1

Inlämningsuppgift 4 NUM131

Dataprojekt. Nanovetenskapliga tankeverktyg. January 18, 2008

P = b) Vad betyder elementet på platsen rad 1 kolumn 3 i matrisen P 319? (2 p)

Avd. Matematisk statistik

Transkript:

Avd. Matematisk statistik TENTAMEN I SF904 MARKOVPROCESSER MÅNDAGEN DEN 26 AUGUSTI 203 KL 08.00 3.00. Examinator: Gunnar Englund tel. 073 32 37 45 Tillåtna hjälpmedel: Formel- och tabellsamling i Matematisk statistik, Mathematics Handbook (Beta), räknare. Införda beteckningar skall förklaras och definieras. Resonemang och uträkningar skall vara så utförliga och väl motiverade att de är lätta att följa. Numeriska svar skall anges med minst två siffrors noggrannhet. Tentamen består av 5 uppgifter. Varje korrekt lösning ger 0 poäng. Gränsen för godkänt är preliminärt 20 poäng. Möjlighet att komplettera ges för tentander med 8 9 poäng. Tid och plats för komplettering kommer att anges på kursens hemsida. Det ankommer på dig själv att ta reda på om du har rätt att komplettera. Tentamen kommer att vara rättad inom tre arbetsveckor från skrivningstillfället och kommer att finnas tillgänglig på studentexpeditionen minst sju veckor efter skrivningstillfället. Uppgift Vi tänker oss att personer lever för evigt och inte åldras. En person kan antingen ha arbete, vara arbetslös eller vara förtidspensionerad. Sannolikheten att en person som har arbete under en kort tidsperiod t (år) övergår till arbetslös är 0.2 t (dvs. med intensiteten 0.2 per år). Sannolikheten att en arbetslös person under tiden t får ett arbete är 4 t och sannolikheten att kan blir förtidspensionerad (av arbetsmarknadsmässiga skäl) är 0.5 t. En person som har arbete blir aldrig förtidspensionerad direkt, och en förtidspensionerad person förblir så för evigt. a) En person börjar ett arbete och tjänar 280 000 kronor om året medan han arbetar, och har 224 000 kronor om året i arbetslöshetsersättning när han är arbetslös. Som förtidspensionerad har han ingen inkomst, utan lever på luft. Bestäm personens förväntade totala inkomst. (5 p) b) En person som börjar med arbete blir så småningom förtidspensionerad och måste då uppenbarligen varit arbetslös vid åtminstone ett tillfälle (en period av arbetslöshet). Bestäm sannolikhetsfördelningen för X = antalet arbetslöshetsperioder, dvs P (X = k) för k =, 2,.... (5 p) Uppgift 2 Betrakta vädret under en följd av dagar som en Markovkedja med de enda möjliga tillstånden 0 = solig dag och = regnig dag och med övergångsmatris P = ( 0.7 ) 0.3 0.2 0.8

forts tentamen i SF904 3 08 26 2 a) Beräkna sannolikheten för att en viss lördag är solig. (4 p) b) Beräkna sannolikheten för att en viss lördag och även den närmast följande söndagen är soliga. (2 p) c) Om en viss fredag är solig, hur stor är sannolikheten att närmast följande lördag och söndag är soliga? (2 p) d) Om en viss fredag är solig, hur stor är sannolikheten att närmast följande söndag är solig? (2 p) Uppgift 3 En Markovkedja {X n ; n 0} med tillståndsrum {, 2, 3, 4} har övergångsmatrisen 0.4 0.2 0.2 0.2 P = 0.4 0.5 0 0. 0.3 0.4 0.2 0. 0. 0.4 0.2 0.3 Kedjan startar vid tidpunkt 0 i tillstånd. a) Beräkna förväntat antal steg tills kedjan för första gången hamnar i tillstånd 4. (5 p) b) Låt T vara tiden tills kedjan för första gången hamnar i tillstånd 4. Visa att det finns två konstanter a och b, 0 < a, b < sådana att a n P (T > n) b n samt ange värden på dessa två konstanter. Ledning: Betrakta vad som kan hända i de enskilda tidsstegen. (5 p) Uppgift 4 Till en nord-sydgående 2 km lång tunnel anländer bilar norrifrån enligt en poissonprocess med intensitet bilar per minut och söderifrån enligt en poissonprocess med intensitet 0.5 bilar per minut. Poissonprocesserna är oberoende av varandra. Bilar som anländer till tunneln kör med exakt 60 km/timme. a) Beräkna sannolikheten att vid en fix tidpunkt t, högst 5 bilar finns i tunneln. (5 p) b) Vad är sannolikheten att en norrifrån kommande bil inte möter någon bil under sin färd genom tunneln? (5 p) Uppgift 5 Ett system består av två parallellkopplade komponenter, dvs systemet fungerar om åtminstone en av komponenterna fungerar. Dessa har dels felintensiteten λ var för sig då systemet är helt, dels en gemensam felintensitet (höga spänningar, t.ex. åsknedslag, slår ut bägge komponenterna samtidigt) med intensiteten λ. När den ena komponenten är sönder, har den återstående felintensiteten λ 2 (> λ ) (och dessutom den gemensamma felintensiteten λ). Beräkna förväntad livslängd för systemet om man startar med två hela komponenter. (0 p)

Avd. Matematisk statistik LöSNINGAR TILL TENTAMEN I SF904 MARKOVPROCESSER MÅNDAGEN DEN 26 AUGUSTI 203 KL 08.00 3.00. Uppgift a) Texten ger Q-matrisen i infinitesimal form. Om vi låter tillstånden vara =Arbetande, 2=Arbetslös och 3=Förtidspensionerad erhåller vi matrisen 0.2 0.2 0 Q = 4 4.5 0.5 0 0 0 där sista raden innebär att 3 är ett absorberande tillstånd. Låt x vara den förväntade inkomsten om man börjar i arbete, och y vara den förväntade inkomsten om man börjar som arbetslös. Man får då ekvationssystemet x = y = 280 000/0.2 + y 224 000/4.5 + 4/4.5x eftersom vi ligger i i genomsnitt /0.2 och då erhåller i genomsnitt 280 000/0.2 och sen hoppar till 2 och då i fortsättningen får y. På liknande sätt ligger vi vid ett besök i tilltånd 2 där i genomsnitt /4.5 och erhåller därför 224 000/4.5 och hoppar sen till tillstånd med sannolikhet 4/4.5 och erhåller därefter i genomsnitt x. Ekvationssystemet ger x = 3 048 000 kronor. b) Betrakta hoppkedjan. Sannolikheten att man från arbetslöshet går till att ha arbete, betingat att man byter tillstånd, är 4 = 8 medan sannolikheten att man går till förtidspension, betingat 4.5 9 att man byter tillstånd, är. Varje gång man får ett arbete kommer man senare att bli arbetslös igen, medan om man blir förtidspensionerad så stannat man där för evigt. Sannolikheten 9 P (antal perioder av arbetslöshet = k) är alltså ( 8 9 )k, dvs. vi har en ffg( ). 9 9 Uppgift 2 a) Den stationära fördelningen π = (π 0, π ) bestäms av ekvationssystemet πp = π eller 0.7π 0 + 0.2π = π 0 0.3π 0 + 0.8π = π vilket ger 3π 0 = 2π. Av detta och π 0 + π = fås π = (0.4, 0.6). Således fås π 0 = 0.4. b) Vi har P (X n+ = 0, X n = 0) = P (X n = 0)P (X n+ = 0 X n = 0) = π 0 p 00 = 0.4 0.7 = 0.28.

forts tentamen i SF904 3 08 26 2 c) Pga. Markovegenskapen fås P (X n+ = 0, X n = 0 X n = 0) = p 00 p 00 = 0.7 0.7 = 0.49. d) Enligt Chapman-Kolmogorovs ekvationer följer P (X n+ = 0 X n = 0) = p 00 p 00 + p 0 p 0 = 0.49 + 0.3 0.2 = 0.55. Uppgift 3 Vi gör om tillstånd 4 till ett absorberande tillstånd och betraktar alltså tiden tills absorbtion. a) Sätt t i =förväntad tid tills absorbtion i tillstånd 4 vid start i tillstånd i, i =, 2, 3. Vi erhåller då ekvationssystemet d.v.s. t = + 0.4t + 0.2t 2 + 0.2t 3 t 2 = + 0.4t + 0.5t 2 t 3 = + 0.3t + 0.4t 2 + 0.2t 3 6t = 0 + 2t 2 + 2t 3 5t 2 = 0 + 4t Detta ekvationssystem löses lätt och vi erhåller 8t 3 = 0 + 3t + 4t 2 t = 370/57 t 2 = 40/57 t 3 = 45/57 Den sökta förväntade tiden är alltså t = 370/57 6.49. b) Om kedjan ligger i något av genomgångstillstånden,2 eller 3, är sannolikheten att vid nästa tidpunkt absorberas i tillstånd 4 lika med 0. eller 0.2, d.v.s. sannolikheten att i ett enskilt tidssteg inte absorberas ligger mellan 0.8 och 0.9. Händelsen {T > n} är händelsen att inte absorberas i tidstegen, 2,..., n och p.g.a. markovegenskapen är denna sannolikhet högst lika med 0.9 0.9 0.9 = 0.9 n och minst lika med 0.8 0.8 0.8 = 0.8 n. Det gäller alltså att 0.8 n P (T > n) 0.9 n. Konstanterna kan alltså sättas till a = 0.8 och b = 0.9. Uppgift 4 a) Eftersom de bilar som vid en tidpunkt finns i tunneln är de som kommit norrifrån eller söderifrån under de två senaste minuterna (det tar två minuter för en bil att köra genom tunneln), är antalet bilar i tunneln lika med X + Y där X Po(2 ) = Po(2) och Y Po(2 0.5) = Po()). Totala antalet bilar är X + Y är då Po(2 + ) = Po(3) och P (X + Y 5) = 0.96 enligt tabell 7. b) När en norrifrån kommande bil kommer till tunneln är de söderifrån kommande bilarna som finns i tunneln de som anlänt under de senaste två minuterna. Dessa kommer den norrifrån kommande bilen att möta liksom de bilar som anländer söderifrån till tunneln under de två minuter som

forts tentamen i SF904 3 08 26 3 det tar för den norrifrån kommande bilen att fara genom tunneln. Antalet bilar, Z, som anländer söderifrån till tunneln under dessa fyra minuter är Po(4 0.5) = Po(2) och P (Z = 0) = e 2 = 0.35 Vi inför tillstånden Vi får intensitetsmatrisen Uppgift 5 E i = i stycken enheter fungerar, i = 0,, 2. 0 0 0 Q = (λ 2 + λ) (λ 2 + λ) 0 λ 2λ ( ) Sätt Vi får då (FS 4.2.5), som ger t i = förväntad tid till absorption i E 0 givet start i E i, i =, 2. t 2 = t = λ 2 + λ och t 2 = + 2λ t ( + 2λ ) = + λ 2 λ 2 + λ ( )(λ 2 + λ).