Egzamin dla Aktuariuszy z 17 marca 2008 r.

Prawdopodobieństwo i Statystyka

Zadanie 1

∞

ODP = ∑ E( X

X

X

P( N

n)

1 ⋅

2 ⋅ ⋅ ⋅

n )

=

n=1

x x

x

x

x

E(

1 1 2

n−1

1 1

n−1

1

X

X

...

x

x

...

x dx dx

dx

1 ⋅ ⋅ ⋅

n ) = ∫ ∫ ∫

∫ 1 ⋅⋅⋅ n

= ∫ ∫ ∫ n n n−1 ⋅⋅⋅ 1 =

x x

x

1 2 ⋅ ⋅ ⋅

0 0 0

0

n−1

0 0

0

1 1

x

xn−2

2

1 1

x

xn−3

3

1 1

x

n−1

1

n

= ∫ ∫

x

x

x

x

... ∫ n−1 = ∫ ∫... ∫ n−2 = ... = ∫ ∫

2

=∫ 1 = 1

2

2 ⋅ 3

( n − )

1 !

!

n

( n + )

1 !

0 0

0

0 0

0

0 0

0

∞

∞

∞

k

ODP = ∑

1

n−

q

1

( −

1

q) q

= ∑ 1

k −

1

( −

2

q) q

= ∑

− q

e

1

( −

q

1

q) e

=

2

n

k

k

n= (

)

1 !

!

!

1

+

k =2

k =2

q

1 − q q

− q

− q

−

=

e

− qe −

=

q

e

eq − q −

2

[

] 1

1

2

(

)1

q

q

Zadanie 2

E( X 2 Y

( − 2 Z 2

) ) = EE( X 2 Y

( − 2 Z 2

) X ) = E( X 2 E( Y

( − 2 Z 2

) X )

E( Y − 2 Z ) = 2 − 2 ⋅1 = 0

1

1

var( Y − 2 Z ) = var Y + var 2 Z − 4 cov( Y , Z ) = 2 + 4 ⋅

− 4 ⋅ = 1

4

2

1

1

cov( X , Y − 2 Z ) = cov( X , Y ) − 2 cov( X , Z ) =

− 2 ⋅ 0 =

2

2

5

,

0

1

E( Y − 2 Z X ) = 0 +

( X − 0) =

X

2

4

2





var( Y − 2 Z X )

5

,

0

7



= 1



−

⋅1 =







2 

8

E(







( Y − 2 Z )2

2

X )

2

7

1

2

7

2

1

4

7

1

7

3

10

5

= E X  +

X  = EX +

EX

= ⋅ 2 +

⋅3⋅ 4 = + =

=



 8 16



8

16

8

16

4

4

4

2

E( X ( Y − 2 Z )) = EXY − 2 EXZ = cov( X , Y ) + EXEY − 2(cov( X , Z ) + EXEZ ) 1

1

= − 2(0 + 0) =

2

2

2

 

−

var( X ( Y − 2 Z )) 5

1

5

1

10 1

9

= −   = − =

=

2

 2 

2

4

4

4

Zadanie 3

2

t

2

t

x

w

P( X < t) = ∫

− 2

x

θ

=

2 x

θ e

=

= ∫ − wθ

−

e

θ

dw = 1 −

2

t

θ

e

2 xdx = dw

0

0

−

−

<

<

−

−

−

P( X < t X > d ) P( d X

t )

2

2

d

θ

θt

e

e

θ ( 2

2

t

d )

=

=

= 1− e

2

P( X > d )

− d

θ

e

d P( X < t X > d)

− θ( 2 2

t − d )

= 2 t

θ e

= f ( t) = f ( y ) y ∈ ( d;∞) dt

k

2

k

L =

k

( θ

2 ) ( d

θ

e

) 



2

ex 

p − θ∑ y

i 





i=1



k

ln L = k ln( θ

2

+ d

θ 2

)

k − θ∑ y 2

i

i=1

2

2

d

k ⋅

k

2

k + d

θ

k − θ

2

2

∑ y

ln L =

+ d k − ∑ y = 0 →

i

k

0

θ

i

= → =

dθ

θ

2

θ

2

2

i=1

∑ y d k

i −

2

d

= − k < 0 → max

2

2

θ

d

θ

ˆ =

k

θ

∑

y 2

2

i − d k

t

t

2

2

− θ x 2 − d 2

d

θ 2

− 2

dla t ∈ ( d ;∞) P( Y < t) = P( d < Y < t ) (

)

= ∫ 2 x

θ e

dx = 2 e

θ

∫

x

θ

xe

=

d

d

x 2 =

t

w

θd 2

1 −

=

=

w

θ

2

2

2

1

2 e

θ

e

=

d

θ

e

θ

( − θd −

e

−

t

θ

e

) − θ( t d )

∫

−

= 1− e

2 xdx = dw

2

2

θ

d

2

Y

≅ wykl

- przesunięty wykładniczy

i

( 2

θ; d )

∑ 2

Y

i

≅ Γ(

2

k; θ; kd )

∑ 2

Y

i

− 2

d k ≅ Γ( k; θ)

∞

k

∞

k θ

k

x

θ

θ k

α = k −

k

k

ODP = ∫

−

1

1 −

x

e

dx = ∫

k −2 − θx

θ

k

Γ( k − )

1

θ

k

( k −

k

x

e

=

=

=

2)!

= θ

k

k −1

k −

x Γ( k)

Γ( k)

β = θ

Γ( k) θ

( k − 2)!( k −

1

)

1 θ

k − 1

0

0

Zadanie 4

ODP = P( X ≥ max X , X , X

1

( 2 3 4 )

−

P(max( X , X , X

< t = 1

t

− e

2

3

4 )

) (

0,

)3

5

−

−

−

−

f

( t) = 3 1

t

− e

⋅ 5

,

0

t

e

= 5

,

1

t

e

1

t

− e

max

( 0, )2

5

0,5

0,5 (

0,

)2

5

− t

f

t

( ) = e

X 1

∞ ∞

∞

ODP = ∫ ∫ − y

−

e

⋅

0,5

5

,

1

x

e

( −

1 −

0, x

e

)2

5

dydx = ∫

−0,5

5

,

1

x

e

( −0,5 x −

1 − 2 e

+ x

e

) − x

e

=

0 x

0

∞

= ∫ ( − ,15 x

−2 x

−

5

,

1 e

− 2 e

+ 2,5 x

e

)  1 2 1  32

2 

3 10 −15 +

= 

5

,

1

− +

 =

6

3 1

1

 −1+  =

=

=

 5

,

1

2

5

,

2 

2  3

5 

2

15

2 15

10

0

Zadanie 5

X 2

V =

→ Y = Z 1

( − V ), X = VZ

X 2 + Y 2

2

2

1

D : { y > ,

0 x >

0 x + y < }

1 → ∆ := V , Z ∈ (

)

1

,

0

z ∈ (

)

1

,

0

v

z < 1 → v <

z

z

v

D( x, y)

1

2 v

2 z

=

=

D( v, z)

z

1 − v

4 v 1

( − v)

− 2 1− v 2 z

1

f ( v, z) = 8 zv z 1

( − v)

= 2 z

4 v 1

( − v)

1

f ( v) = ∫ 2 z =

1 v ∈ (

)

1

,

0

0

Zadanie 6

n

n

∑(

2

2

X

X

X

X

X

X

i −

n+ m )

= ∑( i − n + n − n+ m ) =

i=1

i=1

n

n

n

= ∑(

2

2

X

X

2

X

X

X

X

X

X

i −

n ) +

∑( i − n )( n − n+ m )+ ∑( n − n+ m ) =

i=1

i=1

i=1

n

n

n

= ∑(

2

2

X

X

2

X X

X X

X 2

X X

X

X

i −

n ) +

∑( n i − i n+ m − n + n n+ m )+ ∑( n − n+ m ) =

i=1

i=1

i=1

n

= ∑(

2

X

X

2 nX 2

nX X

nX 2

nX X

i −

n ) +

[ n − n n+ m − n + n n+ m]+

i=1

n

+

2

nX 2

2 nX X

nX 2

X

X

nX 2

nX 2

2 nX X

n −

n

n+ m +

n+ m = ∑ (

i −

n ) +

n +

n+ m −

n

n+ m

i=1

 n

E∑( X

i − X n ) 

2

2

= σ ( n − )

1



 i 1

=





2 



σ 

X

;

n ≅ N  µ





n 



2





σ



X

;

n+ m ≅ N  µ





n + m 

E( X

=

+

n )

2

2

σ

2

µ

n

E( X + =

+

n m )

2

2

σ

2

µ

n + m

...

...

...

E(

X

X

X

X

X

X

X X

1

n

1

n

n 1

n m

n

n+ m )



+ +

+ +

+

+ +

+



= E

+  =



n

n + m



1

=

[ E( X +...+ X +

+ +

+ +

+

+

=

+

+

n )2

1

E X

...

X

X

...

X

nσ

n µ

mnµ

1

( 1

n )(

n 1

n m ) ]

[ 2 2 2

2 ]

n( n + m)

n( n + m)

n

2

2

E∑ (

2

2

2

n

2

2

n

X

X

σ ( n

)

1

σ

nµ

σ

nµ

nσ 2

n 2 µ 2

m µ

n 2

i −

n+ m )

=

− +

+

+

+

−

( +

+

)=

n

m

n( n

m)

i=1

+

+

=0

6

4

4

4

4

7

4

4

4

4

8



2

n

2 n 



2



2

2 n

2 mn



2

n( n + m) + n − 2 n 

= σ  n −1+1+

−







+ µ n + n −

−

= σ 









n + m

n + m 



n + m

n + m 



n + m



2

2

2





+

−

+

− −

+ −

+

2

2

n

nm

n

2 n

nm

n

n

n

mn

m

m

2

ET − σ = σ 

−1 = σ

=

σ

( n + m)( n − ) 1



( n + m)( n − ) 1

( n − )

1 ( n + m)

Zadanie 7

f ( θ x)

f ( x θ) f ( θ)

=

f ( x)

2

−

f (

i

θ

x θ =

e

i

)

x θ

2

2Π

f ( x θ)

3

− θ

θ

∑ 2

=

i

x

2

e

(2Π 3

)

∞

3

θ

2

2

∞

−



x



2



θ

∑ i

βθ

β

x

2

2

−

4



∑ i

f ( x) = ∫

e

β

e

θ

θ

d =

θ exp

θ

β

3

3 ∫





−

+

=







( Π

2 )

( Π

2 )

2

0

0







α = 5

2

2

β

24

3 β

2

=

∑ x

=

=

i

3

5

5

2

2

β =

+ β

8Π 







 ∑ xi



∑ x

3

2



i



+ β

Π

+



β

2





2













5

2

x

3  ∑ i



Π

+ β

3





f ( θ x)

θ

 θ



2

2

2

− βθ





=

ex 

p −

∑ x  β e

θ

i

=

Π3

8

 2



2

3 β



5

2

 ∑ xi



5

+ β





2



2









2



2



1

4

∑ xi

∑ x

α

i

=







5









4 − θ (...)

 ∑ xi



=

θ exp − θ

+ β

+ β =

=

θ e

≅ Γ ;

5

+





 







β 

24

2

2

β =

: ...

Γ





 





)

5

(



2



∑ x 2 i

OZN : β =

:

+ β

2

β = t

x

2

∞



1



5

Π

β

t

 θ >

x = ∫

4

− x

β

x e

= x =



a



24

2 β

1

a

1

dx =

dt

2 β

∞

4

t

5

∞

t

5

4

∞

10

β  t 

−

−

−1 − t

= ∫

1

β

t

1

2



 e 2

dt = ∫

e 2 =

1

( 0)

...

5

5

∫

t 2 e 2 = χ

=

24 2 β

2 β

5

24

2 β





2 β

2 β

2 β 2 Γ

)

5

(

a

a

a

1

2 β

2 β

t



1



b

5

b

t

5

4

b

β

4 −

βx

x

β

=

−

Π

β

t

 θ <

x  = ∫

x e

=

2 = ∫

e

=

1

(

)

0

5

5

∫ χ 2

2



b



24

24 2

0

x =

β

0

0

...

2 β

2 β

Z tego: 18 3

, 07 =

, 9

,

3 4 =

a

b

 6

∑ 2

x

β

a

i + 2

= 18 3

, 07

 i=1

 6

2

∑ x

β

b

i + 2

= 9

,

3 4

 i=1



6

6



 2 β + ∑ 2

x

2 β

x

i

+ ∑ 2 i 



i=1

i=1



ODP =

;



307

,

18

94

,

3











Zadanie 8

przy H

: Y ≅ N + x

0

i

(1 ;4

i

)

przy H

: Y ≅ N − + x

1

i

( 1 2 ;4

i

)



∑(

2

i

y

n

+ −

1 2 i

x )



 

1



−



 

 e

8







1

f



1

 2 2Π 

[∑( y

2

2

i − −

1

i

x ) −( i

y + −

1 2 i

x ) ]







 8



P

H

> t = PH

> t = P

e

2

H

> t =

0 





f

0 

∑(

0

i

y

n

− −

1

i

x )







 0





1



−







8



 

 e



  2 2Π 



 1∑( 2

2

2

2

i

y −2 yi + −

1 2 i

x i

y +2 i

x + i

x −( i

y +2 yi + −

1 4 i

x −4 i

x i

y +4 i

x )



 8



= P

e

H

> t =

0 







 1∑(−

2

4 i

y +2 i

x i

y +6 i

x −3 i

x )



 8



= P

e

H

> t =

0 

















 1

1

3

3





2



 1

1 

3

3 2



= P

ln

ln

H 0 

 ∑− yi + x y

i

i +

xi − x 

i

> t  = PH ∑ y  x i

i −

 + xi − xi >

0 

t 



 2

4

4

8





 4

2 

4

8



1

4

4

4

4

2

4

4

4

4

3





Zi



dygresja:

 1

1 

EZ

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

i = 

i −

(1+ i ) 3

3 2

1

1

1

1 2

3 2

3

1

+

i −

i

= − −

i +

i +

i −

i +

i = −

( i − 2)2

 4

2 

4

8

2

2

4

4

8

4

8

2

 1

1 

1

var Z

x

x

i = 

i −

 ⋅ 4 = ( i − 2)2

 4

2 

4

X = ∑



Z

N

x

x

i ≅

− ∑ 1 ( i − 2)2 ∑ 1

;

( i − 2)2 







8

4



koniec dygresji



1

 X + ∑ (



x

t

x

t

x

i − 2)2

1

ln + ∑ ( i − 2)2

1



ln + ∑ ( i − 2)2



8

8



8

= P

>

= ,

0 05 →

= ,

1 645





1



∑ ( x

x

x

i − 2)2

1

∑ ( i − 2)2

1



( i − 2)2



4

4



4



 1

1 

K =

3

3

1

1

∑ x

y

x

x

x

x

i −

 i +

i −

2

i

> ,1645 ∑ ( i − 2)2 − ∑ ( i − 2) 

2  =



 4

2 

4

8

4

8





 1

3

1



=

1

∑

2

− (2 − x y

x

x

x

x

x

i ) i +

i (2 −

i ) −

(2 − i )( i − 2) > ,1645⋅



∑( i − 2)  =



 4

8

8



2





 1

3

1

1



=

1

∑(2 − x

y

x

x

x

i ) −

i +

i +

−



i

> ,

1 645 ⋅

∑( i − ) 

2

2

 =



 4

8

4

8



2





= 1

1

 ∑(2 − x

y

x

x

i )(−

i +

i + )

1 > ,

1 645 ⋅

∑( i − 2)2  =

4

2



 n



∑( x

Y

x

i − 2)( i −

i − )

1







=  i=1

> ,

3 29 → A jest prawidłową odpowiedzią



n

2



∑( xi − 2)





i=1



Zadanie 9

E( X

Y

i −

i ) = 0

var( X − Y =

+

−

=

+

−

⋅

=

−

i

i )

var X

var Y

2 cov

i

i

( X , Y

i

i )

2

2

2

2

σ

4 σ

2 ρσ 2 σ

5 σ

4 ρσ

X − Y ≅ N

−

i

i

( 2

2

5

;

0 σ

4 ρσ )

W = Z X − Y

i

i (

i

i )

EW

i = p ⋅ 0 = 0

2

var W = EZ E

−

=

−

i

i

( X Y

i

i )2

2

p ( 2

2

5 σ

4 ρσ )

∑ Wi

→ N

2

p (5 2

σ − 4

2

ρσ )

(

)

1

,

0

n

( S − T

n

n ) n

→ N

2

p (5 2

σ − 4

2

ρσ )

(

)

1

,

0

czyli ( S − T

→

−

=

−

n

n ) n

N ( ;

0 p(5 2

σ

4

2

ρσ )

N ( ;

0

2

σ

p

5

(

4 ρ))

Zadanie 10

Z TEORII SERII

8 – a

6 – b

n=8

m=6

2k=6 stąd k=3 (6 serii)

8 + 6 14

Ω = 

 = 



6



6 

8 −1 

 6 − 

A =

1



2







3 −1 

 3 −1

7 

 5

6 ⋅ 7 4 ⋅ 5

2 





2 ⋅

 2 

 2

6 ⋅ 7 ⋅ 2 ⋅ 5 ⋅ 24 ⋅ 5 ⋅ 6

2 ⋅ 5 ⋅ 24 ⋅ 5

20

2

2

ODP =

=

=

=

=

14

9 ⋅10 ⋅11⋅12 ⋅13 ⋅14

9 ⋅10 ⋅11⋅12 ⋅13 ⋅14

30 ⋅11⋅13 ⋅ 2

143





24 ⋅ 5 ⋅ 6

 6 