题目
14.设每天有200架飞机在某机场降落,任一飞机在某一时刻降落的概率设为0.02,且设各飞机降落是相互独立的.试问:该机场需配备多少条跑道,才能保证某一时刻飞机需立即降落而没有空闲跑道的概率小于0.01?(每条跑道只能允许一架飞机降落)
14.设每天有200架飞机在某机场降落,任一飞机在某一时刻降落的概率设为0.02,且设各飞机降落是相互独立的.试问:该机场需配备多少条跑道,才能保证某一时刻飞机需立即降落而没有空闲跑道的概率小于0.01?(每条跑道只能允许一架飞机降落)
题目解答
答案
设 $X$ 为某一时刻需立即降落的飞机数,$X \sim b(200, 0.02)$。利用泊松近似($\lambda = np = 4$),求最小 $N$ 使得 $P(X > N) < 0.01$,即 $P(X \le N) \ge 0.99$。
计算泊松分布的累积概率:
- $P(X \le 8) \approx 0.9786 < 0.99$
- $P(X \le 9) \approx 0.9919 \ge 0.99$
因此,机场需配备 $\boxed{9}$ 条跑道。
解析
考查要点:本题主要考查二项分布的泊松近似及其应用,以及如何根据概率要求确定随机变量的临界值。
解题核心思路:
- 模型选择:题目中飞机降落事件符合二项分布,但由于试验次数$n$较大(200次),概率$p$较小(0.02),且乘积$\lambda = np = 4$适中,可采用泊松分布进行近似简化计算。
- 概率转换:将问题转化为求最小跑道数$N$,使得至少有一架飞机无法降落的概率$P(X > N) < 0.01$,等价于$P(X \leq N) \geq 0.99$。
- 临界值确定:通过泊松分布的累积概率表或计算,找到满足条件的最小整数$N$。
破题关键点:
- 正确选择泊松近似,明确参数$\lambda = np$。
- 理解累积概率的意义,将问题转化为查找泊松分布的分位数。
设某一时刻需立即降落的飞机数为$X$,则$X$服从参数为$n=200$、$p=0.02$的二项分布,即$X \sim B(200, 0.02)$。由于$n$较大且$p$较小,可用泊松分布近似,参数$\lambda = np = 200 \times 0.02 = 4$。
目标:求最小整数$N$,使得$P(X \leq N) \geq 0.99$,即保证“飞机需降落而无空闲跑道的概率”小于$0.01$。
步骤:
- 泊松分布累积概率计算:
- 查泊松分布表或计算得:
- 当$N=8$时,$P(X \leq 8) \approx 0.9786 < 0.99$,不满足要求。
- 当$N=9$时,$P(X \leq 9) \approx 0.9919 \geq 0.99$,满足要求。
- 查泊松分布表或计算得:
- 结论:需配备$9$条跑道,此时$P(X > 9) = 1 - 0.9919 = 0.0081 < 0.01$。