题目
Every morning Navtej travels from home to work. Navtej leaves home at a random time between 08:00 and 08:15
• It always takes Navtej 3 minutes to walk to the bus stop
• Buses run every 15 minutes and Navtej catches the first bus that arrives
• Once Navtej has caught the bus it always takes a further 29 minutes for Navtej to reach work
The total time, T minutes, for Navtej’s journey from home to work is modelled by a continuous uniform distribution over the interval [α, β]
(a) (i) Show that α = 32
(ii) Show that β = 47
(b) State fully the probability density function for this distribution.
(c) Find the value of
(i) E(T)
(ii) Var(T)
(d) Find the probability that the time for Navtej’s journey is within 5 minutes of 35 minutes.
(Total for Question 3 is 9 marks)
题目中文翻译
每天早上纳夫特杰从家出发去上班。纳夫特杰在 08:00 到 08:15 之间的随机时间离开家
• 纳夫特杰步行到公交站总是需要3 分钟
• 公交车每15 分钟一班,纳夫特杰乘坐到达的第一辆公交车
• 纳夫特杰上公交车后,总是还需要29 分钟到达工作地点
纳夫特杰从家到工作地点的总时间 T(分钟)用区间 [α, β] 上的连续均匀分布建模
(a) (i) 证明 α = 32
(ii) 证明 β = 47
(b) 完整说明该分布的概率密度函数。
(c) 求以下的值
(i) E(T)
(ii) Var(T)
(d) 求纳夫特杰的行程时间在35 分钟的5 分钟范围内的概率。
(第 3 题共 9 分)
解答
(a)(i)
解法一
思路
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最短行程发生在 Navtej 到达公交站时恰好有公交车到站,等待时间为 0。总时间只包含步行 3 分钟和乘车后 29 分钟。
答题过程
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The minimum waiting time for a bus is 0 minutes. Therefore,
(a)(ii)
解法一
思路
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最长行程发生在 Navtej 刚错过一班公交车,等待时间趋近 15 分钟。模型把总时间取在长度为 15 的闭区间上,因此上端点为步行、最长等待和乘车时间之和。
答题过程
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The maximum waiting time is 15 minutes. Hence
(b)
解法一
思路
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在 上连续均匀分布,区间长度为 15,所以区间内密度恒为 ,区间外为 0。题目要求“完整说明”,因此必须同时写出变量和各段范围。
答题过程
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(c)(i)
解法一
思路
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连续均匀分布的期望是区间两端点的中点。
答题过程
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(c)(ii)
解法一
思路
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区间 上连续均匀分布的方差为 ,这里区间长度为 15。
答题过程
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(d)
解法一
思路
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“在 35 分钟的 5 分钟范围内”表示 。但 的支持区间从 32 开始,所以有效部分是 ;均匀分布下,概率等于有效区间长度 8 除以总长度 15。
答题过程
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Being within 5 minutes of 35 minutes means
Intersecting this with the support gives . Therefore,