一商店经销某种商品每周进货量X与顾客对该种商品的需求量Y是相互独立的随机变量且都服从区间(10,20)上的均匀分布商店每售出单位商品可得利润1000元若需求量超过了进货量,则可从其他商店调剂供应,这时每单位商品获利润为 500 元试求此商店经销该种商品每周的平均利润.
一商店经销某种商品每周进货量X与顾客对该种商品的需求量Y是相互独立的随机变量且都服从区间(10,20)上的均匀分布商店每售出单位商品可得利润1000元若需求量超过了进货量,则可从其他商店调剂供应,\这时每单位商品获利润为 500 元试求此商店经销该种商品每周的平均利润.
题目解答
答案
解:记Z为商店销售该产品每周所得到的利润,由题设
,其中:

X,Y的联合概率密度函数为:

于是:



解析
考查要点:本题主要考查二维均匀分布的期望计算,涉及随机变量函数的期望及积分区域划分。
解题核心思路:
- 确定利润函数:根据题意,利润分为两种情况:当需求量$Y \leq X$时,利润为$1000Y$;当$Y > X$时,利润为$1000X + 500(Y - X)$。
- 划分积分区域:利用$X$和$Y$的独立性,联合概率密度为$\frac{1}{100}$,将积分区域分为$Y \leq X$和$Y > X$两部分。
- 分部积分求期望:分别计算两部分的积分,再相加得到期望值。
破题关键点:
- 正确表达利润函数,明确两种情况下的利润表达式。
- 正确划分积分区域,并注意积分顺序的调整。
- 准确计算双重积分,注意代数运算的准确性。
利润函数定义:
$Z =
\begin{cases} 1000Y, & Y \leq X, \\1000X + 500(Y - X), & Y > X.\end{cases}$
联合概率密度:
$f_{X,Y}(x,y) = \frac{1}{100}, \quad 10 \leq x \leq 20, \ 10 \leq y \leq 20.$
期望计算:
$E(Z) = \iint_{10 \leq x,y \leq 20} Z \cdot f_{X,Y}(x,y) \, dx \, dy.$
分区域积分:
-
当$Y \leq X$时:
$\int_{10}^{20} \int_{10}^{x} 1000y \cdot \frac{1}{100} \, dy \, dx = \int_{10}^{20} \left[5y^2 \Big|_{10}^{x}\right] dx = \int_{10}^{20} (5x^2 - 500) \, dx = \frac{2000}{3}.$ -
当$Y > X$时:
$\int_{10}^{20} \int_{x}^{20} (500x + 500y) \cdot \frac{1}{100} \, dy \, dx = \int_{10}^{20} \left[5xy + \frac{5}{2}y^2 \Big|_{x}^{20}\right] dx = 7500.$
总期望:
$E(Z) = \frac{2000}{3} + 7500 = \frac{42500}{3} \approx 14166.67 \ \text{元}.$