题目
设某车间有200同型号的机床,假定各机床工作相互独立,每台机床处于工作状态的概率为200,若每台机床工作时需要功率为200千瓦,问提供的总功率至少为多少,才能使该车间正常生产的概率不低于200。
设某车间有
同型号的机床,假定各机床工作相互独立,每台机床处于工作状态的概率为
,若每台机床工作时需要功率为
千瓦,问提供的总功率至少为多少,才能使该车间正常生产的概率不低于
。
题目解答
答案
设有
台机床开工,提供的总功率至少为
千瓦,才能使该车间正常生产的概率不低于
,由已知
,
,由棣莫弗尔一拉普拉斯中心极限定理:
近似成立,
,而
,所以
,即
,所以提供的总功率至少为
千瓦,才能使该车间正常生产的概率不低于
。
解析
步骤 1:确定随机变量
设X为处于工作状态的机床数量,X服从二项分布$B(200,0.7)$,其中n=200,p=0.7。
步骤 2:计算期望和方差
根据二项分布的期望和方差公式,我们有:
$EX = np = 200 \times 0.7 = 140$
$DX = np(1-p) = 200 \times 0.7 \times 0.3 = 42$
步骤 3:应用中心极限定理
由于n较大,根据棣莫弗尔-拉普拉斯中心极限定理,X近似服从正态分布$N(140,42)$。
步骤 4:计算总功率
设提供的总功率至少为a千瓦,才能使该车间正常生产的概率不低于95%。则有:
$P(X \leq \frac{a}{20}) = P(\frac{X - 140}{\sqrt{42}} \leq \frac{\frac{a}{20} - 140}{\sqrt{42}}) \geq 0.95$
查标准正态分布表,得$P(Z \leq 1.645) = 0.95$,其中Z为标准正态分布随机变量。
因此,$\frac{\frac{a}{20} - 140}{\sqrt{42}} \geq 1.645$,解得$a \geq 2929.6$。
设X为处于工作状态的机床数量,X服从二项分布$B(200,0.7)$,其中n=200,p=0.7。
步骤 2:计算期望和方差
根据二项分布的期望和方差公式,我们有:
$EX = np = 200 \times 0.7 = 140$
$DX = np(1-p) = 200 \times 0.7 \times 0.3 = 42$
步骤 3:应用中心极限定理
由于n较大,根据棣莫弗尔-拉普拉斯中心极限定理,X近似服从正态分布$N(140,42)$。
步骤 4:计算总功率
设提供的总功率至少为a千瓦,才能使该车间正常生产的概率不低于95%。则有:
$P(X \leq \frac{a}{20}) = P(\frac{X - 140}{\sqrt{42}} \leq \frac{\frac{a}{20} - 140}{\sqrt{42}}) \geq 0.95$
查标准正态分布表,得$P(Z \leq 1.645) = 0.95$,其中Z为标准正态分布随机变量。
因此,$\frac{\frac{a}{20} - 140}{\sqrt{42}} \geq 1.645$,解得$a \geq 2929.6$。