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CalcGospel 國際數學圖譜
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CIE 9231 2026 June Paper 42 Q4

A Level / CIE / FS

CIE 9231 2026 June Paper 42 Paper · Question 4

题目

Problem

The continuous random variable XX has cumulative distribution function F\mathrm{F} given by

F(x)={0,x<0,−1108x3+112x2,0≤x≤3,−132x2+716x+a,3<x≤b,1,x>b.\mathrm{F}(x)=\begin{cases} 0,&x<0,\\[2mm] -\frac{1}{108}x^3+\frac{1}{12}x^2,&0\le x\le3,\\[2mm] -\frac{1}{32}x^2+\frac{7}{16}x+a,&3<x\le b,\\[2mm] 1,&x\gt b. \end{cases}

(a) Verify that the median of XX is 33.

(1)

(b) Show that a=−1732a=-\frac{17}{32} and find the value of bb.

(3)

(c) Find the probability density function of XX.

(2)

(d) Find E(1X)\mathrm{E}\big(\frac{1}{X}\big).

(3)
题目中文翻译

连续随机变量 XX 的累积分布函数 F\mathrm{F} 为

F(x)={0,x<0,−1108x3+112x2,0≤x≤3,−132x2+716x+a,3<x≤b,1,x>b.\mathrm{F}(x)=\begin{cases} 0,&x<0,\\[2mm] -\frac{1}{108}x^3+\frac{1}{12}x^2,&0\le x\le3,\\[2mm] -\frac{1}{32}x^2+\frac{7}{16}x+a,&3<x\le b,\\[2mm] 1,&x\gt b. \end{cases}

(a) 验证 XX 的中位数为 33。

(1)

(b) 证明 a=−1732a=-\frac{17}{32},并求 bb 的值。

(3)

(c) 求 XX 的概率密度函数。

(2)

(d) 求 E(1X)\mathrm{E}\big(\frac{1}{X}\big)。

(3)
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

中位数的累计概率应为 1/21/2。把 x=3x=3 代入包含端点的那一段。

答题过程

展开

At x=3x=3,

FX(3)=−27108+912=12.F_X(3)=-\frac{27}{108}+\frac9{12}=\frac12.

Thus 33 is a median.

(b)

解法一

思路

展开

连续型变量的 CDF 在 x=3x=3 处连续,先由此求 aa。再令右端累计概率等于 11。

答题过程

展开

Continuity at 33 gives

−932+2116+a=12,-\frac9{32}+\frac{21}{16}+a=\frac12,

so a=−17/32a=-17/32. Continuity at bb gives −b2/32+7b/16−17/32=1-b^2/32+7b/16-17/32=1. Hence b2−14b+49=(b−7)2=0b^2-14b+49=(b-7)^2=0, so b=7b=7.

(c)

解法一

思路

展开

对两个非恒定分段求导,并将支撑区间外的密度设为零。

答题过程

展开

A density is

fX(x)={x/6−x2/36,0≤x≤3,(7−x)/16,3<x≤7,0,otherwise.f_X(x)= \begin{cases} x/6-x^2/36, & 0\le x\le3,\\ (7-x)/16, & 3<x\le7,\\ 0, & \text{otherwise}. \end{cases}

The two formulas give the same value 1/41/4 at 33.

(d)

解法一

思路

展开

将每段密度除以 xx。第一段的 xx 可以约掉,第二段保留 1/x1/x 并积分为对数。

答题过程

展开

The expectation is

 E⁡[1X]= ∫03(16−x36) dx+ 116∫37(7x−1) dx= [x6−x272]03 +116[7ln⁡x−x]37= 38+7ln⁡(7/3)−416= 2+7ln⁡(7/3)16≈0.496.\begin{align*} &\,\operatorname E\Big[\frac1X\Big]\\ =&\,\int_0^3\Big(\frac16-\frac{x}{36}\Big)\,\mathrm{d}x\\ +&\,\frac1{16}\int_3^7\Big(\frac7x-1\Big)\,\mathrm{d}x\\ =&\,\Big[\frac{x}{6}-\frac{x^2}{72}\Big]_0^3\\ &\,\hspace{2pt}+\frac1{16}\big[7\ln x-x\big]_3^7\\ =&\,\frac38+\frac{7\ln(7/3)-4}{16}\\ =&\,\frac{2+7\ln(7/3)}{16}\approx0.496. \end{align*}

The first integrand has a finite limit at 00, so the expectation is finite.