设X表示游乐园内一主题商店从早晨开园起直到第一个游客到达的等待时间(单位:分钟),且X具有密度函数[ f(x) = 0.4e^-0.4x (x > 0); = 0 (x in (其他区间)) ],则(1)P(等待时间至多3分钟)= ____________;(答案用小数表示,保留1位小数!)(2)P(等待时间恰好3分钟)= ____________。
设X表示游乐园内一主题商店从早晨开园起直到第一个游客到达的等待时间(单位:分钟),且X具有密度函数 $f(x) = 0.4e^{-0.4x} (x > 0); = 0 (x \in \text{其他区间})$ ,则 (1)P(等待时间至多3分钟)= ____________;(答案用小数表示,保留1位小数!) (2)P(等待时间恰好3分钟)= ____________。
题目解答
答案
(1) 等待时间至多3分钟
由密度函数 $f(x) = 0.4e^{-0.4x}$($x > 0$),计算 $P(X \leq 3)$:
$P(X \leq 3) = \int_{0}^{3} 0.4e^{-0.4x} \, dx = 1 - e^{-1.2} \approx 1 - 0.3012 = 0.6988 \approx 0.7$
答案: 0.7
(2) 等待时间恰好3分钟
连续型随机变量取特定值的概率为0,即 $P(X = 3) = 0$。
答案: 0
$\boxed{ \begin{array}{cc}\text{(1) 0.7} \\\text{(2) 0} \\\end{array} }$
解析
本题主要考查连续型随机变量的概率计算,解题关键在于利用概率密度函数通过积分计算概率,同时要理解连续型随机变量取特定值的概率特性。
(1)计算等待时间至多3分钟的概率
已知随机变量$X$的概率密度函数为$f(x) = \begin{cases}0.4e^{-0.4x}, & x \gt 0 \\ 0, & x \in \text{其他区间} \end{cases}$。
要求$P(X\leq3)$,根据连续型随机变量在某区间上的概率等于其概率密度函数在该区间上的定积分,可得:
$P(X\leq3)=\int_{0}^{3}f(x)dx=\int_{0}^{3}0.4e^{-0.4x}dx$
计算定积分$\int_{0}^{3}0.4e^{-0.4x}dx$,令$u = -0.4x$,则$du = -0.4dx$,当$x = 0$时,$u = 0$;当$x = 3$时,$u = -1.2$。
$\int_{0}^{3}0.4e^{-0.4x}dx=-\int_{0}^{-1.2}e^{u}du=\int_{-1.2}^{0}e^{u}du$
根据指数函数的积分公式$\int e^{u}du = e^{u} + C$,可得:
$\int_{-1.2}^{0}e^{u}du = e^{u}\big|_{-1.2}^{0}=e^{0}-e^{-1.2}=1 - e^{-1.2}$
使用计算器计算$e^{-1.2}\approx0.3012$,则$1 - e^{-1.2}\approx1 - 0.3012 = 0.6988$,保留一位小数得$0.7$。
(2)计算等待时间恰好3分钟的概率
对于连续型随机变量,其在某一点取值的概率为$0$。因为连续型随机变量的取值是连续的,在数轴上某一个点的长度为$0$,根据概率的几何意义,概率等于区间长度与总长度的比值,所以某一点的概率为$0$,即$P(X = 3) = 0$。