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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2023 June S2 Q1

A Level / Edexcel / S2

IAL 2023 June Paper · Question 1

题目

Problem

In a large population 40% of adults use online banking.

A random sample of 50 adults is taken.

The random variable XX represents the number of adults in the sample that use online banking.

(a) Find

(i) P(X=26)P(X = 26)

(2)

(ii) P(X26)P(X \geqslant 26)

(2)

(iii) the smallest value of kk such that P(Xk)>0.4P(X \leqslant k) > 0.4

(1)

A random sample of 600 adults is taken.

(b) (i) Find, using a normal approximation, the probability that no more than 222 of these 600 adults use online banking.

(5)

(ii) Explain why a normal approximation is suitable in part (b)(i)

(1)

(Total for Question 1 is 11 marks)

题目中文翻译

在一个大型人群中,40% 的成年人使用网上银行。

随机抽取 50 名成年人。

随机变量 XX 表示样本中使用网上银行的成年人数量。

(a) 求

(i) P(X=26)P(X = 26)

(ii) P(X26)P(X \geqslant 26)

(iii) 使得 P(Xk)>0.4P(X \leqslant k) > 0.4 的最小 kk 值。

随机抽取 600 名成年人。

(b) (i) 使用正态近似,求这 600 名成年人中不超过 222 人使用网上银行的概率。

(ii) 解释为什么在 (b)(i) 中使用正态近似是合适的。

(第 1 题共 11 分)

解答

(a)(i)

解法一

思路

展开

每名成年人是否使用网上银行可视为一次成功概率为 0.40.4 的伯努利试验,随机抽取 50 人,所以 XX 服从二项分布。使用二项分布的单点概率公式计算恰有 26 人使用网上银行的概率。

答题过程

展开 XB(50,0.4).X\sim B(50,0.4).

Therefore,

P(X=26)=(5026)(0.4)26(0.6)24=0.0259380.0259.\begin{align*} P(X=26)=&\, \binom{50}{26}(0.4)^{26}(0.6)^{24}\\ =&\, 0.025938\ldots\\ \approx&\, \boxed{0.0259}. \end{align*}

解法二

思路

展开

官方二项分布累积表给出 P(Xx)P(X\leqslant x)。恰好取 26 的概率可以写成相邻两个累积概率之差。

答题过程

展开

Using the cumulative binomial tables,

P(X=26)=P(X26)P(X25)=0.96860.9427=0.0259.\begin{align*} P(X=26)=&\, P(X\leqslant 26)-P(X\leqslant 25)\\ =&\, 0.9686-0.9427\\ =&\, \boxed{0.0259}. \end{align*}

(a)(ii)

解法一

思路

展开

累积二项分布表提供下尾概率。事件 X26X\geqslant 26 的补事件是 X25X\leqslant 25,因此用 1 减去表中对应的累积概率。

答题过程

展开 P(X26)=1P(X25)=10.9427=0.0573.\begin{align*} P(X\geqslant 26)=&\, 1-P(X\leqslant 25)\\ =&\, 1-0.9427\\ =&\, \boxed{0.0573}. \end{align*}

(a)(iii)

解法一

思路

展开

要证明某个整数是最小值,需要检查它达到 P(Xk)>0.4P(X\leqslant k)>0.4,同时前一个整数还没有达到。比较二项分布的两个相邻累积概率即可。

答题过程

展开

From the cumulative binomial tables,

P(X18)=0.3356<0.4P(X\leqslant 18)=0.3356<0.4

and

P(X19)=0.4465>0.4.P(X\leqslant 19)=0.4465>0.4.

Therefore, the smallest possible value is

k=19.\boxed{k=19}.

(b)(i)

解法一

思路

展开

设 600 人中使用网上银行的人数为 YY,则 YB(600,0.4)Y\sim B(600,0.4)。正态近似的均值为 np=240np=240,方差为 np(1p)=144np(1-p)=144。由于要近似离散事件 Y222Y\leqslant 222,连续性修正后的上界为 222.5222.5

答题过程

展开

Let YY be the number of adults who use online banking. Then

YB(600,0.4),Y\sim B(600,0.4),

with

μ=600(0.4)=240\mu=600(0.4)=240

and

σ2=600(0.4)(0.6)=144.\sigma^2=600(0.4)(0.6)=144.

Using JN(240,144)J\sim N(240,144) and applying a continuity correction,

P(Y222)P(J<222.5)=P(Z<222.524012)=P(Z<1.4583)=0.0723740.0724.\begin{align*} P(Y\leqslant 222)\approx&\, P(J<222.5)\\ =&\, P\bigg(Z<\frac{222.5-240}{12}\bigg)\\ =&\, P(Z<-1.4583\ldots)\\ =&\, 0.072374\ldots\\ \approx&\, \boxed{0.0724}. \end{align*}

(b)(ii)

解法一

思路

展开

二项分布能否合理地用正态分布近似,要同时考虑试验次数和成功概率。本题样本量 600 很大,而且 p=0.4p=0.4 接近 0.50.5,所以二项分布不会严重偏斜。

答题过程

展开

The value of nn is large and p=0.4p=0.4 is close to 0.50.5, so a normal approximation is suitable.