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CalcGospel 國際數學圖譜
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CIE 9709 2025 November Paper 65 Q6

A Level / CIE / S2

CIE 9709 2025 Nov Paper 65 Paper · Question 6

题目

Problem

The diagram shows the graph of the probability density function, ff, of a random variable XX. The graph is a straight line from (0,a)(0,a) to (b,0)(b,0) where aa and bb are constants. Elsewhere f(x)=0f(x)=0.

(a) Find an expression for bb in terms of aa.

(2)

(b) Given that E(X)=49\mathrm{E}(X)=\frac49 find the value of aa.

(5)

(c) Using the value of aa found in part (b) find the value of kk such that P(X<k)=34\mathrm{P}(X<k)=\frac34.

(4)
题目中文翻译

图中给出随机变量 XX 的概率密度函数 ff 的图像。图像是从 (0,a)(0,a) 到 (b,0)(b,0) 的直线段,其中 aa 和 bb 是常数。其余各处 f(x)=0f(x)=0。

(a) 用 aa 表示 bb。

(2)

(b) 已知 E(X)=49\mathrm{E}(X)=\frac49,求 aa 的值。

(5)

(c) 用 (b) 求得的 aa 值,求使 P(X<k)=34\mathrm{P}(X<k)=\frac34 成立的 kk 的值。

(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

展开

总概率是三角形面积,先写出面积等于一,再求横截距。

答题过程

展开

The area under the density is a right triangle with base bb and height aa. Hence

12ab=1⟹b=2a.\frac12ab=1\quad\Longrightarrow\quad\boxed{b=\frac2a}.

(b)

解法一

思路

展开

用两截距确定直线密度,把(a)消去 bb 后积分求期望;按已给期望反求 aa。

答题过程

展开

The line through (0,a)(0,a) and (b,0)(b,0) is

f(x)=a−abx=a−a22x.f(x)=a-\frac abx=a-\frac{a^2}{2}x.

This applies for 0≤x≤2/a0\le x\le2/a.

Therefore

E(X)= ∫02/a(ax−a22x2) dx= [ax22−a2x36]02/a= 2a−43a= 23a.\begin{align*} \mathrm E(X) =&\,\int_0^{2/a}\bigg(ax-\frac{a^2}{2}x^2\bigg)\,\mathrm{d}x\\[4mm] =&\,\bigg[\frac{ax^2}{2}-\frac{a^2x^3}{6}\bigg]_0^{2/a}\\[4mm] =&\,\frac2a-\frac4{3a}\\[4mm] =&\,\frac2{3a}. \end{align*}

Using E(X)=4/9\mathrm E(X)=4/9,

23a=49⟹a=32.\frac2{3a}=\frac49\quad\Longrightarrow\quad\boxed{a=\frac32}.

(c)

解法一

思路

展开

沿用(b)的 aa 值写出密度,积分至未知分位数。二次方程的两个根必须用支持区间筛选。

答题过程

展开

From part (b), a=3/2a=3/2 and b=2/a=4/3b=2/a=4/3, so

f(x)=32−98x.f(x)=\frac32-\frac98x.

This applies for 0≤x≤4/30\le x\le4/3.

The required value of kk satisfies

∫0k(32−98x) dx= 34,32k−916k2= 34,9k2−24k+12= 0,3k2−8k+4= 0,(3k−2)(k−2)= 0.\begin{align*} \int_0^k\bigg(\frac32-\frac98x\bigg)\,\mathrm{d}x=&\,\frac34,\\[4mm] \frac32k-\frac9{16}k^2=&\,\frac34,\\[4mm] 9k^2-24k+12=&\,0,\\[4mm] 3k^2-8k+4=&\,0,\\[4mm] (3k-2)(k-2)=&\,0. \end{align*}

Thus k=2/3k=2/3 or k=2k=2. Since kk must lie within the support [0,4/3][0,4/3], reject 22, giving

k=23.\boxed{k=\frac23}.