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CalcGospel 國際數學圖譜
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CIE 9231 2024 Nov Paper 42 Q2

A Level / CIE / FS

CIE 9231 2024 Nov Paper 42 Paper · Question 2

题目

Problem

The random variable XX has probability generating function GX(t)G_X(t) given by

GX(t)=15+pt+qt2,G_X(t) = \frac{1}{5} + pt + qt^2,

where pp and qq are constants.

(a) Given that E(X)=1.1\mathrm{E}(X) = 1.1, find the numerical value of Var(X)\mathrm{Var}(X).

[4]

The random variable YY has probability generating function GY(t)G_Y(t) given by

GY(t)=23t(1+12t2).G_Y(t) = \frac{2}{3}t\bigg(1 + \frac{1}{2}t^2\bigg).

The random variable ZZ is the sum of independent observations of XX and YY.

(b) Find the probability generating function of ZZ.

[2]

(c) Find P(Z>2)\mathrm{P}(Z > 2).

[1]

(d) State the most probable value of ZZ.

[1]
题目中文翻译

随机变量 XX 的概率生成函数 GX(t)G_X(t) 为

GX(t)=15+pt+qt2,G_X(t) = \frac{1}{5} + pt + qt^2,

其中 pp 和 qq 为常数。

(a) 已知 E(X)=1.1\mathrm{E}(X) = 1.1,求 Var(X)\mathrm{Var}(X) 的数值。

(4)

随机变量 YY 的概率生成函数 GY(t)G_Y(t) 为

GY(t)=23t(1+12t2).G_Y(t) = \frac{2}{3}t\bigg(1 + \frac{1}{2}t^2\bigg).

随机变量 ZZ 是 XX 和 YY 的独立观测值之和。

(b) 求 ZZ 的概率生成函数。

(2)

(c) 求 P(Z>2)\mathrm{P}(Z > 2)。

(1)

(d) 写出 ZZ 最可能的取值。

(1)
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

用生成函数在 11 处的函数值和一阶导数求 p,qp,q。再由二阶导数得到方差。

答题过程

展开

Differentiating gives GX′(t)=p+2qtG_X'(t)=p+2qt and GX′′(t)=2qG_X''(t)=2q. We have GX(1)=1G_X(1)=1 and GX′(1)=1.1G_X'(1)=1.1. These give p+q=0.8p+q=0.8 and p+2q=1.1p+2q=1.1, so q=0.3q=0.3 and p=0.5p=0.5. Thus GX′′(1)=2q=0.6G_X''(1)=2q=0.6 and

 Var⁡(X)=GX′′(1)+GX′(1)−GX′(1)2= 0.6+1.1−1.12=0.49.\begin{align*} &\,\operatorname{Var}(X)=G_X''(1)+G_X'(1)-G_X'(1)^2\\ =&\,0.6+1.1-1.1^2=0.49. \end{align*}

(b)

解法一

思路

展开

独立变量相加时,将它们的生成函数相乘。展开后合并同次幂。

答题过程

展开

Using independence and the coefficients found in (a),

 GZ(t)= (15+12t+310t2) ×(23t+13t3)= 215t+13t2+415t3+16t4+110t5.\begin{align*} &\,G_Z(t)\\ =&\,\Big(\frac15+\frac12t+\frac3{10}t^2\Big)\\ &\,\hspace{2pt}\times\Big(\frac23t+\frac13t^3\Big)\\ =&\,\frac2{15}t+\frac13t^2+\frac4{15}t^3+\frac16t^4+\frac1{10}t^5. \end{align*}

(c)

解法一

思路

展开

用补事件,只需从 11 减去一次项和二次项的系数。

答题过程

展开

There is no constant term, so

Pr⁡(Z>2)=1−(215+13)=815.\Pr(Z>2)=1-\Big(\frac2{15}+\frac13\Big)=\frac8{15}.

(d)

解法一

思路

展开

生成函数各项的系数是对应取值的概率。找最大的系数。

答题过程

展开

The largest coefficient is 1/31/3, on the term in t2t^2. The most probable value is Z=2Z=2.