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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2026 Jan S2 A Q2

A Level / Edexcel / S2

IAL 2026 Jan A Paper · Question 2

题目

Problem

The random variable XB(10,p)X \sim B(10, \, p)

(a) (i) Write down an expression for P(X=3)P(X = 3) in terms of pp

(ii) Find the value of pp such that P(X=3)P(X = 3) is 16 times the value of P(X=7)P(X = 7)

(4)

The random variable YPo(λ)Y \sim \text{Po}(\lambda)

(b) Find the value of λ\lambda such that P(Y=3)P(Y = 3) is 5 times the value of P(Y=5)P(Y = 5)

(3)

The random variable WB(n,0.4)W \sim B(n, \, 0.4)

(c) Find the value of nn and the value of α\alpha such that WW can be approximated by the normal distribution, N(32,α)N(32, \, \alpha)

(3)

(Total for Question 2 is 10 marks)

题目中文翻译

随机变量 XB(10,p)X \sim B(10, \, p)

(a) (i) 写出 P(X=3)P(X = 3) 关于 pp 的表达式

(ii) 求 pp 的值,使得 P(X=3)P(X = 3)P(X=7)P(X = 7) 的 16 倍

随机变量 YPo(λ)Y \sim \text{Po}(\lambda)

(b) 求 λ\lambda 的值,使得 P(Y=3)P(Y = 3)P(Y=5)P(Y = 5) 的 5 倍

随机变量 WB(n,0.4)W \sim B(n, \, 0.4)

(c) 求 nn 的值和 α\alpha 的值,使得 WW 可以用正态分布 N(32,α)N(32, \, \alpha) 近似

(第 2 题共 10 分)

解答

(a)(i)

解法一

思路

展开

直接使用二项分布的单点概率公式 P(X=r)=(nr)pr(1p)nrP(X=r)=\binom{n}{r}p^r(1-p)^{n-r},其中 n=10n=10r=3r=3

答题过程

展开

Since XB(10,p)X\sim\operatorname{B}(10,p),

P(X=3)=(103)p3(1p)7=120p3(1p)7.\begin{align*} P(X=3) =&\,\binom{10}{3}p^3(1-p)^7\\ =&\,\boxed{120p^3(1-p)^7}. \end{align*}

(a)(ii)

解法一

思路

展开

根据题意建立 P(X=3)=16P(X=7)P(X=3)=16P(X=7)。两个二项式系数相等;约去共同因子后得到四次方关系。由于 0<p<10<p<1,两边均为正,可直接取正四次方根。

答题过程

展开

Using P(X=3)=16P(X=7)P(X=3)=16P(X=7),

(103)p3(1p)7=16(107)p7(1p)3.\binom{10}{3}p^3(1-p)^7 =16\binom{10}{7}p^7(1-p)^3.

Since (103)=(107)\binom{10}{3}=\binom{10}{7} and 0<p<10<p<1,

(1p)4=16p41p=2p3p=1.\begin{align*} (1-p)^4=&\,16p^4\\ 1-p=&\,2p\\ 3p=&\,1. \end{align*}

Hence,

p=13.\boxed{p=\frac13}.

(b)

解法一

思路

展开

将泊松分布的单点概率公式分别用于 Y=3Y=3Y=5Y=5,再根据五倍关系建立方程。消去共同的 eλe^{-\lambda}λ3\lambda^3 后求出正参数 λ\lambda

答题过程

展开

Since YPo(λ)Y\sim\operatorname{Po}(\lambda),

eλλ33!=5(eλλ55!).\frac{e^{-\lambda}\lambda^3}{3!} =5\left(\frac{e^{-\lambda}\lambda^5}{5!}\right).

Therefore,

λ36=λ5244λ3=λ5λ2=4.\begin{align*} \frac{\lambda^3}{6}=&\,\frac{\lambda^5}{24}\\ 4\lambda^3=&\,\lambda^5\\ \lambda^2=&\,4. \end{align*}

As a Poisson parameter is positive,

λ=2.\boxed{\lambda=2}.

(c)

解法一

思路

展开

二项分布 WB(n,0.4)W\sim B(n,0.4) 的均值为 npnp,方差为 np(1p)np(1-p)。正态近似中的第一个参数 3232 是均值,第二个参数 α\alpha 是方差;先由均值求 nn,再计算方差。

答题过程

展开

Matching the means gives

np=320.4n=32n=80.\begin{align*} np=&\,32\\ 0.4n=&\,32\\ n=&\,80. \end{align*}

The variance of WW is

np(1p)=80(0.4)(0.6)=19.2.\begin{align*} np(1-p) =&\,80(0.4)(0.6)\\ =&\,19.2. \end{align*}

Thus,

n=80,α=19.2.\boxed{n=80,\qquad \alpha=19.2}.