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CIE 9231 2025 June Paper 44 Q4

A Level / CIE / FS

CIE 9231 2025 June Paper 44 Paper · Question 4

题目

Problem

The continuous random variable XX has probability density function ff given by

f(x)={kx,0≤x<1,kx2,1≤x≤2,0,otherwise.f(x)= \begin{cases} kx, & 0 \leq x < 1,\\ kx^2, & 1 \leq x \leq 2,\\ 0, & \text{otherwise}. \end{cases}

(a) Show that k=617k=\frac{6}{17}.

[2]

(b) Find the cumulative distribution function of XX.

[3]

(c) Find the median value of XX.

[2]

(d) Find E(1X)E\bigl(\frac{1}{X}\bigr).

[2]
题目中文翻译

连续随机变量 XX 的概率密度函数 ff 为

f(x)={kx,0≤x<1,kx2,1≤x≤2,0,otherwise.f(x)= \begin{cases} kx, & 0 \leq x < 1,\\ kx^2, & 1 \leq x \leq 2,\\ 0, & \text{otherwise}. \end{cases}

(a) 证明 k=617k=\frac{6}{17}。

(2)

(b) 求 XX 的累积分布函数。

(3)

(c) 求 XX 的中位数。

(2)

(d) 求 E(1X)E\bigl(\frac{1}{X}\bigr)。

(2)
原卷通用作答要求

Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.

You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.

Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.

请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。

解答

(a)

解法一

思路

展开

分别对两段密度积分,再令总概率为 11。

答题过程

展开

The total integral is

 k∫01x dx+k∫12x2 dx= [kx22]01+[kx33]12= k2+k3(8−1)=17k6.\begin{align*} &\,k\int_0^1x\,\mathrm{d}x+k\int_1^2x^2\,\mathrm{d}x\\ =&\,\Big[\frac{kx^2}{2}\Big]_0^1+\Big[\frac{kx^3}{3}\Big]_1^2\\ =&\,\frac k2+\frac k3(8-1)=\frac{17k}{6}. \end{align*}

Setting this equal to 11 gives k=6/17k=6/17.

(b)

解法一

思路

展开

第一段从零开始积分。第二段需要加上 x=1x=1 以前已累计的概率。

答题过程

展开

For 0≤x<10\le x<1, FX(x)=∫0x(6/17)u du=3x2/17F_X(x)=\int_0^x(6/17)u\,\mathrm{d}u=3x^2/17. For 1≤x≤21\le x\le2,

 FX(x)=317+∫1x617u2 du= 317+217(x3−1)= 2x3+117.\begin{align*} &\,F_X(x)=\frac3{17}+\int_1^x\frac6{17}u^2\,\mathrm{d}u\\ =&\,\frac3{17}+\frac2{17}(x^3-1)\\ =&\,\frac{2x^3+1}{17}. \end{align*}

Thus

FX(x)={0,x<0,3x2/17,0≤x<1,(2x3+1)/17,1≤x≤2,1,x>2.F_X(x)= \begin{cases} 0, & x<0,\\ 3x^2/17, & 0\le x<1,\\ (2x^3+1)/17, & 1\le x\le2,\\ 1, & x>2. \end{cases}

(c)

解法一

思路

展开

分界点的累积概率为 3/173/17,小于 1/21/2,所以用第二段求中位数。

答题过程

展开

The median mm lies between 11 and 22. The equation (2m3+1)/17=1/2(2m^3+1)/17=1/2 gives m3=15/4m^3=15/4. Hence m=(15/4)1/3≈1.55m=(15/4)^{1/3}\approx1.55.

(d)

解法一

思路

展开

用 1/x1/x 乘每段密度后再积分。第一段的 xx 会约掉,左端的积分有限。

答题过程

展开

We have

 E⁡[1X]= 617∫011 dx+ 617∫12x dx= 617(1+32)= 1517.\begin{align*} &\,\operatorname E\Big[\frac1X\Big]\\ =&\,\frac6{17}\int_0^1 1\,\mathrm{d}x\\ +&\,\frac6{17}\int_1^2 x\,\mathrm{d}x\\ =&\,\frac6{17}\Big(1+\frac32\Big)\\ =&\,\frac{15}{17}. \end{align*}