Материал: Прикладные задачи теории массового обслуживания.

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Таким образом, случайная величина Г* также подчинена гаммараспределению с параметрами ( а + 1); р. Следовательно, число­

вые характеристики случайной величины Г* будут

а+ 1

тt*~

Dt

а + 1

32

 

Характеристическая функция случайной величины Г* имеет вид

™ -(т Ь Г

Закон распределения остатка времени 0 найдем по формуле (1.3.2):

 

и

pV

 

 

e~>ldt

 

1- F ( b )

Г (а)

<?(»)=

| Т(а. ^3)

Щ

Г(«)

 

где Y (а* •*)= \ e~4axdt — неполная гамма-функция.

Математическое ожидание случайной величины 0 определим по формуле (1.3.5):

1а + 1

т.---------------

8 2 р

Для определения дисперсии величины 0 воспользуемся фор­ мулой (1.3.7):

 

 

g'" ( 0 ) ,

/г

g" ( 0 )

 

 

 

 

 

3mti

\v

i2mt

 

 

 

 

 

 

\а

 

f(

д2

(

Р

Y \2

 

д»

3

 

\I

дх?

\

§ — i x

)х=0)

3 mti

дх:>

Р —■'/JC

)х=0

 

 

 

 

Am~t

 

Найдем производные:

дз (Р —ix)~a = —а (а + 1 ) (а + 2) (р — /JC)—а—3 • i.

дх3

Следовательно:

£>[01 =

(«+!)(« +5)

 

рэ. 12

41

1.7.2. Моменты прибытия вагонов метро на остановку обра­ зуют поток, приближенно являющийся потоком Пальма, причем интервал Т между поездами подчинен закону равнохмерной плот­ ности с характеристиками mt= 2 мин, а*= 0,05 мин.

Определить вероятность р того, что время ожидания пасса­ жиром очередного поезда не превысит /=1,5 мин, если пассажир

приходит на станцию, не зная расписания движения поездов. Р е ш е н и е .

Плотность распределения времени ожидания 0 определяется

по формуле (1.5.17), следовательно, искомая вероятность будет

/

t

Р = \ <? (0 )d b = J L

J (1 - F (&))db,

о1 о

где F(t) — функция распределения

случайной величины Т, ко­

торая имеет вид

 

 

 

 

 

0

 

при

t<^a,

F(t) =

t — а

при a< it< ib ,

 

b — а

 

 

 

1

 

при

t^>[b.

Величины а и b находим из условия

 

 

Ь 4-

а

т,= 2;

 

2

 

 

 

 

 

Ь — а

= а, = 0,05,

2У з

 

 

 

откуда

 

 

 

 

л =

1,91;

6 -2 ,0 9 .

Следовательно:

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

Р — \

о

 

( 0 ) ^ = 0,75.

 

 

 

 

1.7.3. Станок производит шарики для подшипников. Средняя производительность одного станка %\ (шариков в единицу вре­ мени). В цехе имеется т таких станков ( т > 5). Шарики от стан­

ков поступают в единый поток, где некоторые из них выбраковы­ ваются. Средний брак составляет I процентов. Доброка­

чественные шарики поступают в цех сборки подшипников, бракованные — ссыпаются в бункер, вмещающий k шариков. Найти закон распределения времени Т, через которое бункер

будет заполнен бракованными шариками.

42

Р е ш е н и е .

Так как станков много, то общий поток произведенных шари­ ков можно считать простейшим с интенсивностью Х=Х\т.

Поток бракованных шариков будет также простейший, так

как разрежение общего потока происходит

случайным образом

(вероятность выбраковки

шарика равна

р = 1/100). Интенсив­

ность простейшего потока

бракованных шариков будет

>* = */>•

Обозначим число бракованных шариков, поступивших в бункер за время t%отсчитываемое от

начала заполнения бункера, через X(t). Для фиксирован­ ного момента t случайная величина X(t) подчинена

закону Пуассона с парамет­ ром a = 7^t.

Очевидно, случайная ве­ личина Т определяется слу­

чайным моментом выполне­ ния равенства (рис. 1.7.3 а) Х(Т) =k. Функцию распреде­

ления случайной величины Т в этом случае можно наити из ye-

ловия

F(t) = P ( T < t ) = \ - P ( T > t ) = \ -

k

1 - /? ( £ , Х /),

 

 

i =0

т. е. случайная величина

Т будет

подчинена закону Эрланга

k-го порядка с параметром

XQ ( с м .

1.5.27). Так как величина k

(число шариков в бункере)

обычно достаточно велика, то можно

считать, что случайная величина Т будет приближенно подчине­

на нормальному закону с параметрами (см. (1.5.33) и (1.5.34):

Dt

fe-fl

*5

 

1.7.4. По условиям предыдущего примера определить вероят­ ность р переполнения бункера, если в цехе имеется два бункера

для бракованных шариков, которые заполняются последова­ тельно. Время, потребное для доставки бункера с бракованными шариками в другой цех для опорожнения бункера и возвраще­ ния пустого бункера на место, равно t\. Считать, что в началь­

ный момент работы цеха оба бункера пустые.

43

О т в е т

р= Р { Т С Ь ) = ! - / ? ( * , Ш

1.7.5.Производится воздушная разведка подвижной цели. Установлено, что время пребывания цели на одном месте под­

чинено «сдвинутому» — показательному закону:

а

1

при

t > я,

О

 

при

t<^a,

где величины а и а положительны, a

1 (я) — известная единич­

ная функция.

Кривая распределения имеет вид, показанный на рис. 1.7.5а. Удар по разведанной цели может быть произведен лишь по истечении времени t\ после обнаружения цели разведчиком. Определить вероятность того, что к моменту нанесения удара t\

цель останется на месте ее обнаружения разведчиком, если про­ тивник не имеет сведений о действиях разведчика.

Р е ш е н и е .

Условия задачи не изменятся, если считать, что цель на каж­ дом месте находится случайное время Т, имеющее плотность распределения f(t). Таким

образом, можно рассматри­ вать некоторый стационар­ ный поток Пальма с интер­ валом Т между соседними

событиями, который мы ус­ ловно назовем потоком ухо­ дов цели с места ее обнару­ жения.

Обнаружение цели мож­ но рассматривать как паде­ ние случайной точки 5 на

некоторый интервал этого потока. Следовательно, время пребывания цели на месте ее обна­ ружения 0 будет иметь плотность распределения [см. ( 1.3.2)]

cp(&)= i z i Ш .

щ

где

mt— а Н----- 1

а

О

F (») = С/ (t) dt= 1 —<?-« (»-«) 1 (»-*).

о

44

Искомую вероятность найдем из условия

 

 

 

Р (*,)= Р (0 > *,)= ^ ? (&) <*»=1 -

\ ?(»)■

 

 

 

t,

о

 

 

г

g |<1 \(а - *,) + д» «1 — а)1 + 1 — «—И*--0»-1

(Л >

0).

 

] + ад

 

 

 

 

 

График этой функции представлен на рис. 1.7.56.

Рис. 1.7.56

Глава 2

МАРКОВСКИЕ СЛУЧАЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ

СНЕПРЕРЫВНЫМ ВРЕМЕНЕМ

§2.1. ДИСКРЕТНЫЕ СЛУЧАЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ

При анализе работы систем массового обслуживания при­ ходится сталкиваться со своеобразными случайными процессами. Договоримся, что случайным процессом будем называть процесс,

который в ходе опыта протекает так, что заранее (до опыта) у нас нет возможности в точности предсказать, как именно будет

*it)

протекать

этот

про-

цесс.

Последователь­

 

ность

конкретных

со­

 

стояний, которые

слу­

 

чайный процесс прини­

 

мает

в

результате

J ___L.

опыта,

с их продолжи­

 

тельностями,

будем на­

Рис. 2.1.1.

зывать

реализацией

процесса.

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим некото­

рую физическую систему А", в которой

протекает

случайный

процесс, состоящий в том, что система X с течением времени слу­

чайным образом изменяет свои состояния. Обозначим состояние системы X в момент времени t через X(t). Состояние X(t) может

характеризоваться какой-нибудь одной величиной (параметром) или совокупностью таких параметров. Конкретную реализацию случайного процесса обозначим через x(t).

В качестве примера рассмотрим работу автомата по продаже газированной воды. В некоторые промежутки времени автомат будет свободен, а в другие — занят. Условимся для определен­ ности считать, что если автомат в момент времени t свободен, то Х( / ) =0, а если занят, то А(^) = 1. Одна из возможных реали­

заций случайного процесса

x(t) показана на рис. 2.1.1.

В данном примере работа автомата характеризуется одной

случайной величиной X (t),

которая в любой момент t равна

46

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/83058