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CalcGospel 國際數學圖譜
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CIE 9709 2025 November Paper 61 Q1

A Level / CIE / S2

CIE 9709 2025 Nov Paper 61 Paper · Question 1

题目

Problem

The random variables XX and YY have independent distributions X∼Po(3)X\sim\mathrm{Po}(3) and Y∼Po(2)Y\sim\mathrm{Po}(2) respectively.

(a) Find P(2<X<5)\mathrm{P}(2<X<5).

(2)

(b) Find P(X+Y>2)\mathrm{P}(X+Y>2).

(3)

(c) The total of 100100 random values of XX and 150150 random values of YY is denoted by TT.

Use a suitable approximating distribution to find P(T<560)\mathrm{P}(T<560).

(4)
题目中文翻译

随机变量 XX 和 YY 相互独立,分别服从分布 X∼Po(3)X\sim\mathrm{Po}(3) 和 Y∼Po(2)Y\sim\mathrm{Po}(2)。

(a) 求 P(2<X<5)\mathrm{P}(2<X<5)。

(2)

(b) 求 P(X+Y>2)\mathrm{P}(X+Y>2)。

(3)

(c) 用 TT 表示 XX 的 100100 个随机取值与 YY 的 150150 个随机取值之和。

用一个合适的近似分布求 P(T<560)\mathrm{P}(T<560)。

(4)
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

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严格不等号 2<X<52<X<5 只包含两个整数 33 与 44,逐项写出 Poisson 概率。

答题过程

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Since XX is integer-valued,

P(2<X<5)= P(X=3)+P(X=4)= e−3(333!+344!)≈ 0.392.\begin{align*} \mathrm P(2<X<5) =&\,\mathrm P(X=3)+\mathrm P(X=4)\\[4mm] =&\,\mathrm e^{-3}\bigg(\frac{3^3}{3!}+\frac{3^4}{4!}\bigg)\\[4mm] \approx&\,\boxed{0.392}. \end{align*}

(b)

解法一

思路

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独立 Poisson 变量相加后参数相加,再用补事件求总数大于二的概率。

答题过程

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Independence gives X+Y∼Po(3+2)=Po(5)X+Y\sim\mathrm{Po}(3+2)=\mathrm{Po}(5). Thus

P(X+Y>2)= 1−P(X+Y≤2)= 1−e−5(1+5+522!)≈ 0.875.\begin{align*} \mathrm P(X+Y>2) =&\,1-\mathrm P(X+Y\le2)\\[4mm] =&\,1-\mathrm e^{-5}\bigg(1+5+\frac{5^2}{2!}\bigg)\\[4mm] \approx&\,\boxed{0.875}. \end{align*}

解法二

思路

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也可直接列出总数为 0,1,20,1,2 的六种组合,不依赖总和的分布定理;各组合内用独立性相乘。

答题过程

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The pairs (X,Y)(X,Y) with X+Y≤2X+Y\le2 are

(0,0), (1,0), (0,1), (2,0), (1,1), (0,2).(0,0),\ (1,0),\ (0,1),\ (2,0),\ (1,1),\ (0,2).

Using independence, their probabilities sum to

P(X+Y≤2)= e−5(1+3+2) +e−5(322!+3(2)+222!)= e−5(1+5+12.5).\begin{align*} \mathrm P(X+Y\le2) =&\,\mathrm e^{-5}(1+3+2)\\[4mm] &\,+\mathrm e^{-5}\bigg(\frac{3^2}{2!}+3(2)+\frac{2^2}{2!}\bigg)\\[4mm] =&\,\mathrm e^{-5}(1+5+12.5). \end{align*}

Therefore

P(X+Y>2)= 1−18.5e−5≈ 0.875.\begin{align*} \mathrm P(X+Y>2)=&\,1-18.5\mathrm e^{-5}\\[4mm] \approx&\,\boxed{0.875}. \end{align*}

(c)

解法一

思路

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这里是许多个独立观测值的总和,参数分别乘以观测次数;不能把单个随机变量的倍数当作总和。

答题过程

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The sum of the independent observations has distribution

T∼Po(100(3)+150(2))=Po(600).T\sim\mathrm{Po}(100(3)+150(2))=\mathrm{Po}(600).

Since 600>15600>15, use N∼N(600,600)N\sim\mathrm N(600,600) as an approximation. With a continuity correction,

P(T<560)= P(T≤559)≈ P(N<559.5)= Φ(559.5−600600)= Φ(−1.65341…)≈ 0.0491.\begin{align*} \mathrm P(T<560) =&\,\mathrm P(T\le559)\\[4mm] \approx&\,\mathrm P(N<559.5)\\[4mm] =&\,\Phi\bigg(\frac{559.5-600}{\sqrt{600}}\bigg)\\[4mm] =&\,\Phi(-1.65341\ldots)\\[4mm] \approx&\,\boxed{0.0491}. \end{align*}