题目
13.某人参加“答题秀”,一共有问题1和问题2两个问题,他可以自行决定回答这两个问题的顺序。如果他先回答一个问题,那么只有回答正确,他才被允许回答另一个问题。如果他有60%的把握答对问题1,而答对问题1将获得200元奖励;有80%的把握答对问题2,而答对问题2将获得100元奖励。问:他应该先回答哪个问题,才能使获得奖励的数学期望值最大化?
13.某人参加“答题秀”,一共有问题1和问题2两个问题,他可以自行决定回答这两个问题的顺序。如果他先回答一个问题,那么只有回答正确,他才被允许回答另一个问题。如果他有60%的把握答对问题1,而答对问题1将获得200元奖励;有80%的把握答对问题2,而答对问题2将获得100元奖励。问:他应该先回答哪个问题,才能使获得奖励的数学期望值最大化?
题目解答
答案
计算两种顺序的期望值:
1. **先回答问题1:**
- 答对1且答对2:$0.6 \times 0.8 \times 300 = 144$元
- 答对1且答错2:$0.6 \times 0.2 \times 200 = 24$元
- 答错1:$0.4 \times 0 = 0$元
**总期望值:** $144 + 24 = 168$元
2. **先回答问题2:**
- 答对2且答对1:$0.8 \times 0.6 \times 300 = 144$元
- 答对2且答错1:$0.8 \times 0.4 \times 100 = 32$元
- 答错2:$0.2 \times 0 = 0$元
**总期望值:** $144 + 32 = 176$元
**答案:**
先回答问题2,期望值为176元,大于先回答问题1的168元。
\[
\boxed{\text{问题2}}
\]
解析
本题考查离散型随机变量的数学期望的计算与应用,解题思路是分别计算出先回答问题1和先回答问题2这两种情况下获得奖励的数学期望值,然后比较两个期望值的大小,期望值大的方案即为能使获得奖励的数学期望值最大化的方案。
1. 计算先回答问题1时获得奖励的数学期望值
- 情况一:答对问题1且答对问题2
答对问题1的概率为$P_1 = 0.6$,答对问题2的概率为$P_2 = 0.8$。因为只有答对问题1才被允许回答问题2,所以这两个事件是相互独立事件,根据独立事件同时发生的概率公式$P(AB)=P(A)P(B)$,那么答对问题1且答对问题2的概率为$P_{12}=0.6\times0.8 = 0.48$。
此时获得的奖励为$200 + 100 = 300$元,根据数学期望的定义$E(X)=\sum_{i}x_ip_i$(其中$x_i$为随机变量的取值,$p_i$为取值的概率),这种情况下获得奖励的数学期望为$0.48\times300 = 144$元。 - 情况二:答对问题1但答错问题2
答对问题1的概率为$0.6$,答错问题2的概率为$1 - 0.8 = 0.2$,所以答对问题1但答错问题2的概率为$0.6\times0.2 = 0.12$。
此时获得的奖励为$200$元,这种情况下获得奖励的数学期望为$0.12\times200 = 24$元。 - 情况三:答错问题1
答错问题1的概率为$1 - 0.6 = 0.4$,此时获得的奖励为$0$元,这种情况下获得奖励的数学期望为$0.4\times0 = 0$元。
将以上三种情况的数学期望相加,得到先回答问题1时获得奖励的总数学期望$E_1$为:
$E_1=144 + 24 + 0 = 168$(元)
2. 计算先回答问题2时获得奖励的数学期望值
- 情况一:答对问题2且答对问题1
答对问题2的概率为$0.8$,答对问题1的概率为$0.6$,所以答对问题2且答对问题1的概率为$0.8\times0.6 = 0.48$。
此时获得的奖励为$200 + 100 = 300$元,这种情况下获得奖励的数学期望为$0.48\times300 = 144$元。 - 情况二:答对问题2但答错问题1
答对问题2的概率为$0.8$,答错问题1的概率为$1 - 0.6 = 0.4$,所以答对问题2但答错问题1的概率为$0.8\times0.4 = 0.32$。
此时获得的奖励为$100$元,这种情况下获得奖励的数学期望为$0.32\times100 = 32$元。 - 情况三:答错问题2
答错问题2的概率为$1 - 0.8 = 0.2$,此时获得的奖励为$0$元,这种情况下获得奖励的数学期望为$0.2\times0 = 0$元。
将以上三种情况的数学期望相加,得到先回答问题2时获得奖励的总数学期望$E_2$为:
$E_2=144 + 32 + 0 = 176$(元)
3. 比较两种方案的数学期望值
因为$E_2 = 176$元$> E_1 = 168$元,所以先回答问题2能使获得奖励的数学期望值最大化。