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CalcGospel 國際數學圖譜
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S1 2018 Oct Q5

A Level / Edexcel / S1

IAL 2018 Oct Paper · Question 5

题目

Problem

The discrete random variable XX is defined by the cumulative distribution function

xx12345
F(x)F(x)3k2\frac{3k}{2}4k4k15k2\frac{15k}{2}12k12k35k2\frac{35k}{2}

where kk is a constant.

(a) Find the probability distribution of XX.

(3)

(b) Find P(1.5<X⩽3.5)P(1.5<X\leqslant3.5)

(2)

The random variable Y=12−7XY=12-7X

(c) Calculate Var⁡(Y)\operatorname{Var}(Y)

(6)

(d) Calculate P(4X⩽∣Y∣)P(4X\leqslant|Y|)

(3)

中文翻译

离散随机变量 XX 由上表所示的累积分布函数定义,其中 kk 为常数。

(a) 求 XX 的概率分布。

(b) 求 P(1.5<X⩽3.5)P(1.5<X\leqslant3.5)。

随机变量 Y=12−7XY=12-7X。

(c) 计算 Var⁡(Y)\operatorname{Var}(Y)。

(d) 计算 P(4X⩽∣Y∣)P(4X\leqslant|Y|)。

解答

(a)

思路

展开

由 F(5)=1F(5)=1 求 kk,再用相邻累积概率之差求各点概率。

答题过程

展开 35k2=1⟹k=235.\frac{35k}{2}=1 \quad\Longrightarrow\quad k=\frac{2}{35}.

Therefore

x12345P(X=x)3355357359351135\begin{array}{c|ccccc} x&1&2&3&4&5\\ \hline P(X=x)&\frac{3}{35}&\frac{5}{35}&\frac{7}{35}&\frac{9}{35}&\frac{11}{35} \end{array}

(b)

思路

展开

可能取值为整数,所以事件只包括 X=2,3X=2,3。

答题过程

展开 P(1.5<X⩽3.5)=P(X=2)+P(X=3)=1235.P(1.5<X\leqslant3.5) =P(X=2)+P(X=3) =\frac{12}{35}.

(c)

思路

展开

先由概率分布求 Var⁡(X)\operatorname{Var}(X),再用 Var⁡(a+bX)=b2Var⁡(X)\operatorname{Var}(a+bX)=b^2\operatorname{Var}(X)。

答题过程

展开 E(X)=1(3)+2(5)+3(7)+4(9)+5(11)35=257,E(X)=\frac{1(3)+2(5)+3(7)+4(9)+5(11)}{35} =\frac{25}{7}, E(X2)=12(3)+22(5)+32(7)+42(9)+52(11)35=1017.E(X^2)=\frac{1^2(3)+2^2(5)+3^2(7)+4^2(9)+5^2(11)}{35} =\frac{101}{7}.

Hence

Var⁡(X)=1017−(257)2=8249.\operatorname{Var}(X) =\frac{101}{7}-\left(\frac{25}{7}\right)^2 =\frac{82}{49}.

Since Y=12−7XY=12-7X,

Var⁡(Y)=(−7)2Var⁡(X)=82.\operatorname{Var}(Y)=(-7)^2\operatorname{Var}(X)=82.

(d)

思路

展开

逐一代入 X=1,2,3,4,5X=1,2,3,4,5;须特别注意题目是不等式 4X⩽∣Y∣4X\leqslant|Y|,所以等号成立的 X=4X=4 也包括在内。

答题过程

展开 X12345Y5−2−9−16−234X48121620∣Y∣5291623\begin{array}{c|ccccc} X&1&2&3&4&5\\ \hline Y&5&-2&-9&-16&-23\\ 4X&4&8&12&16&20\\ |Y|&5&2&9&16&23 \end{array}

The inequality is true for X=1,4,5X=1,4,5. Therefore

P(4X⩽∣Y∣)=3+9+1135=2335.P(4X\leqslant|Y|) =\frac{3+9+11}{35} =\frac{23}{35}.