题目
设有25个电子器件,他们的使用寿命(小时)都服从=0.1的指数分布,其使用情况是:第一个损坏,第二个立即使用,第二个损坏,第三个立即使用等等,令T为25个电子器件使用的总时间,用中心极限定理计算超过300小时的概率.=0.1.
设有25个电子器件,他们的使用寿命(小时)都服从
的指数分布,其使用情况是:第一个损坏,第二个立即使用,第二个损坏,第三个立即使用等等,令T为25个电子器件使用的总时间,用中心极限定理计算超过300小时的概率.
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题目解答
答案
X表示一个电子器件的寿命,则X服从参数
的指数分布,则
,则
,
,则
300\right)=P\left(\frac{T-250}{50}>1\right)=1-Φ\left(1\right)" data-width="414" data-height="56" data-size="6862" data-format="png" style="max-width:100%">
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解析
步骤 1:确定单个电子器件的期望寿命和方差
由于每个电子器件的使用寿命服从参数$\lambda = 0.1$的指数分布,根据指数分布的性质,单个电子器件的期望寿命$E(X)$和方差$D(X)$分别为:
$$E(X) = \frac{1}{\lambda} = \frac{1}{0.1} = 10$$
$$D(X) = \frac{1}{\lambda^2} = \frac{1}{(0.1)^2} = 100$$
步骤 2:计算25个电子器件总使用时间的期望和方差
令$T$为25个电子器件使用的总时间,即$T = \sum_{i=1}^{25} X_i$,其中$X_i$表示第$i$个电子器件的使用寿命。根据期望和方差的性质,我们有:
$$E(T) = E\left(\sum_{i=1}^{25} X_i\right) = \sum_{i=1}^{25} E(X_i) = 25E(X) = 250$$
$$D(T) = D\left(\sum_{i=1}^{25} X_i\right) = \sum_{i=1}^{25} D(X_i) = 25D(X) = 2500$$
步骤 3:应用中心极限定理计算超过300小时的概率
根据中心极限定理,当样本量足够大时,样本均值的分布近似于正态分布。因此,我们可以将$T$视为近似服从正态分布$N(250, 2500)$。我们需要计算$P(T > 300)$,即$T$超过300小时的概率。首先,将$T$标准化:
$$P(T > 300) = P\left(\frac{T - 250}{\sqrt{2500}} > \frac{300 - 250}{\sqrt{2500}}\right) = P\left(Z > 1\right)$$
其中$Z$是标准正态分布的随机变量。根据题目给出的$\Phi(1) = 0.8413$,我们有:
$$P(T > 300) = 1 - \Phi(1) = 1 - 0.8413 = 0.1587$$
由于每个电子器件的使用寿命服从参数$\lambda = 0.1$的指数分布,根据指数分布的性质,单个电子器件的期望寿命$E(X)$和方差$D(X)$分别为:
$$E(X) = \frac{1}{\lambda} = \frac{1}{0.1} = 10$$
$$D(X) = \frac{1}{\lambda^2} = \frac{1}{(0.1)^2} = 100$$
步骤 2:计算25个电子器件总使用时间的期望和方差
令$T$为25个电子器件使用的总时间,即$T = \sum_{i=1}^{25} X_i$,其中$X_i$表示第$i$个电子器件的使用寿命。根据期望和方差的性质,我们有:
$$E(T) = E\left(\sum_{i=1}^{25} X_i\right) = \sum_{i=1}^{25} E(X_i) = 25E(X) = 250$$
$$D(T) = D\left(\sum_{i=1}^{25} X_i\right) = \sum_{i=1}^{25} D(X_i) = 25D(X) = 2500$$
步骤 3:应用中心极限定理计算超过300小时的概率
根据中心极限定理,当样本量足够大时,样本均值的分布近似于正态分布。因此,我们可以将$T$视为近似服从正态分布$N(250, 2500)$。我们需要计算$P(T > 300)$,即$T$超过300小时的概率。首先,将$T$标准化:
$$P(T > 300) = P\left(\frac{T - 250}{\sqrt{2500}} > \frac{300 - 250}{\sqrt{2500}}\right) = P\left(Z > 1\right)$$
其中$Z$是标准正态分布的随机变量。根据题目给出的$\Phi(1) = 0.8413$,我们有:
$$P(T > 300) = 1 - \Phi(1) = 1 - 0.8413 = 0.1587$$