解答题 （共 5 题 ），解答过程应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤
(1) 已知随机变量 $X$ 的概率分布为
$$
P(X=1)=0.2, P(X=2)=0.3, P(X=3)=0.5
$$
试写出 $X$ 的分布函数 $F(x)$.
(2) 求 $X$ 的数学期望与方差.
(3) 已知随机变量 $\boldsymbol{Y}$ 的概率密度为
$$
f(y)= \begin{cases}\frac{y}{a^2} e^{-\frac{y^2}{2 a^2}} & y \geq 0 \\ 0 & y < 0\end{cases}
$$
求随机变量 $Z=\frac{1}{Y}$ 的数学期望 $E(Z)$.
已知某商品的需求量 $D$ 和供给量 $S$ 都是价格 $p$ 的函数:
$$
D=D(p)=\frac{a}{p^2}, S=S(p)=b p ，
$$
其中 $a>0$ 和 $b>0$ 是常数. 价格 $p$ 是时间 $t$ 的函数，且满足方程 $\frac{\mathrm{d} p}{\mathrm{~d} t}=k[D(p)-S(p)],(k$ 是常数 $)$ ，假设当 $t=0$ 时价格为 1 . 试求:
(1) 需求量等于供给量时的均衡价格 $P_e$;
(2) 价格函数 $p(t)$ ；
(3) 极限 $\lim _{t \rightarrow \infty} p(t)$.
已知函数 $f(x)=\left\{\begin{array}{cc}x & 0 \leq x \leq 1 \\ 2-x & 1 < x \leq 2\end{array}\right.$ ，试计算下列各题:
(1) $S_0=\int_0^2 f(x) e^{-x} \mathrm{~d} x$;
(2) $S_1=\int_2^4 f(x-2) e^{-x} \mathrm{~d} x$;
(3) $S_n=\int_{2 n}^{2 n+2} f(x-2 n) e^{-x} \mathrm{~d} x(n=2,3, \cdots)$ ；
(4) $S=\sum_{n=0}^{\infty} S_n$.
已知随机变量 $\boldsymbol{X}$ 和 $Y$ 的联合概率分布为:
求：(1) $X$ 的概率分布;
(2) $X+Y$ 的概率分布;
(3) $Z=\sin \frac{\pi(X+Y)}{2}$ 的数学期望.
设 $\alpha_1=\left[\begin{array}{c}1+\lambda \\ 1 \\ 1\end{array}\right], \alpha_2=\left[\begin{array}{c}1 \\ 1+\lambda \\ 1\end{array}\right], \alpha_3=\left[\begin{array}{c}1 \\ 1 \\ 1+\lambda\end{array}\right], \beta=\left[\begin{array}{c}0 \\ \lambda \\ \lambda^2\end{array}\right]$,
问 ${\lambda}$ 取何值时，
（1） $\beta$ 可由 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 线性表示，且表达式
唯一?
（2） $\beta$ 可由 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 线性表示，且表达式不唯一?
（3）$\beta$ 不能由 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 线性表示?