假定暑假市场上对冰淇淋的需求量是随机变量X盒,它服从区间[200,400]上的均匀分布,设每售出一盒冰淇淋可为小店挣得1元,但假如销售不出而屯积于冰箱,则每盒赔3元。问小店应组织()盒冰淇淋,才能使平均收益最大?A. 200 B. 250 C. 300 D. 400
假定暑假市场上对冰淇淋的需求量是随机变量$X$盒,它服从区间$[200,400]$上的均匀分布,设每售出一盒冰淇淋可为小店挣得1元,但假如销售不出而屯积于冰箱,则每盒赔3元。问小店应组织()盒冰淇淋,才能使平均收益最大?
A. 200B. 250
C. 300
D. 400
题目解答
答案
b
要点: 设应组织$y$盒该种商品,则显然应有$200<=y<=400$,这样小店所获得的收益为(单位:元)
$Y=g(X)={(y,X >= y),(X-3(y-X),X < y):}$
它是一个随机变量。在经济问题中常用其数字期望来整体评价收益的好坏。
$E(Y)=int_(-oo)^oog(x)f(x)dx=1/200int_200^400g(x)dx$
$=1/200int_200^y(4x-3y)dx+1/200int_y^400ydx$
$=1/200[-2y^2+1000y-80000]$
要使收益最大,即这种平均收益最大,用分析的方法容易得到,当$y=250$时,$E(Y)$达最大,因此组织250盒冰淇淋是最好的选择。
解析
考查要点:本题主要考查均匀分布的期望计算以及二次函数求极值的应用。关键在于建立收益函数并计算其期望值,再通过求导或配方法找到最大值点。
解题思路:
- 明确收益模型:根据题目描述,当组织的冰淇淋数量$y$与需求量$X$的关系不同,收益表达式不同。
- 分段计算期望:利用均匀分布的概率密度函数,将收益函数分段积分,得到期望表达式。
- 求极值:将期望表达式转化为二次函数,通过顶点公式或求导找到使期望最大的$y$值。
破题关键:正确建立收益函数并准确计算其期望值,再通过二次函数的性质确定最大值点。
设应组织$y$盒冰淇淋,收益为随机变量$Y$,则:
- 当$X \geq y$时,所有$y$盒均售出,收益为$Y = y$;
- 当$X < y$时,售出$X$盒,剩余$y - X$盒赔款,收益为$Y = X - 3(y - X) = 4X - 3y$。
期望收益计算:
$E(Y) = \int_{200}^{400} g(x) f(x) \, dx = \frac{1}{200} \left[ \int_{200}^{y} (4x - 3y) \, dx + \int_{y}^{400} y \, dx \right]$
分步计算:
-
第一部分积分($200 \leq x < y$):
$\int_{200}^{y} (4x - 3y) \, dx = \left[ 2x^2 - 3yx \right]_{200}^{y} = \left( 2y^2 - 3y^2 \right) - \left( 2 \cdot 200^2 - 3y \cdot 200 \right) = -y^2 - 80000 + 600y$ -
第二部分积分($y \leq x \leq 400$):
$\int_{y}^{400} y \, dx = y \cdot (400 - y)$ -
合并结果:
$E(Y) = \frac{1}{200} \left[ (-y^2 - 80000 + 600y) + y(400 - y) \right] = \frac{-2y^2 + 1000y - 80000}{200}$ -
化简为二次函数:
$E(Y) = -0.01y^2 + 5y - 400$
求最大值:二次函数开口向下,顶点横坐标为:
$y = -\frac{b}{2a} = -\frac{5}{2 \cdot (-0.01)} = 250$