设随机变量X在[2,5]上服从均匀分布,现对X进行三次独立观察,则至少有两次观测值大于3的概率为().A. (15)/(27)B. (11)/(27)C. (16)/(27)D. (20)/(27)
A. $\frac{15}{27}$
B. $\frac{11}{27}$
C. $\frac{16}{27}$
D. $\frac{20}{27}$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查均匀分布的概率计算和二项分布的应用,需要结合独立事件的概率进行综合分析。
解题核心思路:
- 确定单次观测值大于3的概率:利用均匀分布的性质,计算区间长度比例。
- 建立二项分布模型:三次独立观测中,将“观测值大于3”视为成功,求至少两次成功的概率。
- 计算组合概率:分别计算恰好两次成功和三次成功的概率,再求和。
破题关键点:
- 均匀分布的概率计算:明确区间长度与概率的关系。
- 二项分布的公式应用:正确使用组合数和概率的幂次计算。
步骤1:计算单次观测值大于3的概率
随机变量$X$在$[2,5]$上服从均匀分布,其概率密度函数为:
$f(x) = \begin{cases} \frac{1}{5-2} = \frac{1}{3}, & 2 \leq x \leq 5, \\0, & \text{其他}.\end{cases}$
观测值大于3的概率为区间$[3,5]$的长度占总区间长度的比例:
$P(X > 3) = \frac{5 - 3}{5 - 2} = \frac{2}{3}.$
步骤2:建立二项分布模型
设$Y$为三次观测中“观测值大于3”的次数,则$Y$服从参数为$n=3$、成功概率$p=\frac{2}{3}$的二项分布,即$Y \sim B(3, \frac{2}{3})$。
步骤3:计算至少两次成功的概率
“至少两次成功”包括两种情况:恰好两次成功($Y=2$)和恰好三次成功($Y=3$)。
-
恰好两次成功:
$P(Y=2) = \binom{3}{2} \left(\frac{2}{3}\right)^2 \left(\frac{1}{3}\right)^{1} = 3 \cdot \frac{4}{9} \cdot \frac{1}{3} = \frac{12}{27}.$ -
恰好三次成功:
$P(Y=3) = \binom{3}{3} \left(\frac{2}{3}\right)^3 \left(\frac{1}{3}\right)^{0} = 1 \cdot \frac{8}{27} \cdot 1 = \frac{8}{27}.$ -
总概率:
$P(Y \geq 2) = P(Y=2) + P(Y=3) = \frac{12}{27} + \frac{8}{27} = \frac{20}{27}.$