题目
Problem
Adana selects one number at random from the distribution of X which has the following probability distribution.
xP(X=x)00.150.2100.7
(a) Given that the number selected by Adana is not 5, write down the probability it is 0
(1)
(b) Show that E(X2)=75
(1)
(c) Find Var(X)
(3)
(d) Find Var(4−3X)
(2)
Bruno and Charlie each independently select one number at random from the distribution of X
(e) Find the probability that the number Bruno selects is greater than the number Charlie selects.
(3)
Devika multiplies Bruno’s number by Charlie’s number to obtain a product, D
(f) Determine the probability distribution of D
(4)
解答
(a)
解法一
思路
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已知不是 5,剩下可能是 0 或 10。条件概率分母是 P(X=5)。
答题过程
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P(X=0∣X=5)=0.1+0.70.1=81.
(b)
解法一
思路
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用 E(X2)=∑x2P(X=x)。
答题过程
展开
E(X2)===02(0.1)+52(0.2)+102(0.7)0+5+7075.
(c)
解法一
思路
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先求 E(X),再用 Var(X)=E(X2)−[E(X)]2。
答题过程
展开
E(X)==0(0.1)+5(0.2)+10(0.7)8.
Therefore
Var(X)==75−8211.
(d)
解法一
思路
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加减常数不影响 variance;乘以 −3 会使 variance 乘以 (−3)2=9。
答题过程
展开
Var(4−3X)===(−3)2Var(X)9(11)99.
(e)
解法一
思路
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Bruno 的数比 Charlie 大,有 (5,0)、(10,0)、(10,5) 三种组合。
答题过程
展开
P(B>C)====P(5,0)+P(10,0)+P(10,5)0.2(0.1)+0.7(0.1)+0.7(0.2)0.02+0.07+0.140.23.
(f)
解法一
思路
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列出两人数字相乘的可能结果:0,25,50,100。因为两人独立,组合概率相乘;若有两种顺序,要把两种顺序相加。
答题过程
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The possible values of D are
0, 25, 50, 100.
Now
P(D=0)=1−P(B=0, C=0)=1−(0.9)(0.9)=0.19.
Also,
P(D=25)=0.2(0.2)=0.04.
For D=50, the outcomes are (5,10) and (10,5), so
P(D=50)=2(0.2)(0.7)=0.28.
Finally,
P(D=100)=0.7(0.7)=0.49.
Thus the probability distribution of D is
dP(D=d)00.19250.04500.281000.49
解法二
思路
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直接路徑加總法。對於乘積 D=0 的概率,除了使用補集(對立事件)計算之外,我們也可以直接列出所有相乘後等於 0 的組合。
當且僅當 Bruno (B) 和 Charlie (C) 中至少有一人抽到 0 時,乘積 D 才為 0。
這些組合分別為:
- (B=0,C=0):概率為 0.1×0.1=0.01
- (B=0,C=5) 和 (B=5,C=0):概率為 2×(0.1×0.2)=0.04
- (B=0,C=10) 和 (B=10,C=0):概率為 2×(0.1×0.7)=0.14
我們直接將這幾條路徑的概率相加得到 0.19。這種方法不依賴對立事件,計算邏輯更加直接,不易出錯。
答题过程
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The possible values of D are 0,25,50,100.
Calculate the probability P(D=0) directly by listing all disjoint winning pairs (B,C):
- Both select 0:
P(B=0∩C=0)=0.1×0.1=0.01
- One selects 0 and the other selects 5:
P((0,5)∪(5,0))=2×(0.1×0.2)=0.04
- One selects 0 and the other selects 10:
P((0,10)∪(10,0))=2×(0.1×0.7)=0.14
Summing these probabilities:
P(D=0)==0.01+0.04+0.140.19.
The other probabilities are calculated as:
P(D=25)=P(B=5∩C=5)=0.2×0.2=0.04
P(D=50)=P((5,10)∪(10,5))=2×(0.2×0.7)=0.28
P(D=100)=P(B=10∩C=10)=0.7×0.7=0.49.
Thus the probability distribution of D is:
dP(D=d)00.19250.04500.281000.49