题目
填空题(共12题,36.0分)20.(3.0分)设随机变量X在[2,5]上服从均匀分布,现在对X进行三次独立观测,则至少有两次观测值大于3的概率为____第1空
填空题(共12题,36.0分)
20.(3.0分)设随机变量X在[2,5]上服从均匀分布,现在对X进行三次独立观测,则至少有两次观测值大于3的概率为____
第1空
题目解答
答案
设随机变量 $X$ 在 $[2, 5]$ 上服从均匀分布,其概率密度函数为 $f(x) = \frac{1}{3}$。
单次观测值大于 3 的概率为:
\[
P(X > 3) = \int_{3}^{5} \frac{1}{3} \, dx = \frac{2}{3}
\]
设 $Y$ 表示三次观测中大于 3 的次数,$Y$ 服从二项分布 $B(3, \frac{2}{3})$。
至少有两次观测值大于 3 的概率为:
\[
P(Y \geq 2) = P(Y = 2) + P(Y = 3) = \binom{3}{2} \left(\frac{2}{3}\right)^2 \left(\frac{1}{3}\right) + \binom{3}{3} \left(\frac{2}{3}\right)^3 = 3 \cdot \frac{4}{9} \cdot \frac{1}{3} + \frac{8}{27} = \frac{12}{27} + \frac{8}{27} = \frac{20}{27}
\]
**答案:** $\boxed{\frac{20}{27}}$
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。
解题思路:
- 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,“成功”(观测值>3)的概率固定,求至少两次成功的概率。
- 分步计算概率:分别计算恰好两次成功和三次成功的概率,再求和。
关键点:
- 均匀分布的概率密度函数形式。
- 二项分布的概率公式及组合数的计算。
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,概率密度函数为:
$f(x) = \begin{cases} \dfrac{1}{3}, & 2 \leq x \leq 5, \\ 0, & \text{其他}. \end{cases}$
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:
$P(X > 3) = \int_{3}^{5} \dfrac{1}{3} \, dx = \dfrac{2}{3}.$
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$p=\dfrac{2}{3}$的二项分布:
$Y \sim B\left(3, \dfrac{2}{3}\right).$
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:
$P(Y=2) = \dbinom{3}{2} \left(\dfrac{2}{3}\right)^2 \left(\dfrac{1}{3}\right)^{1} = 3 \cdot \dfrac{4}{9} \cdot \dfrac{1}{3} = \dfrac{12}{27}.$ - 三次全部成功:
$P(Y=3) = \dbinom{3}{3} \left(\dfrac{2}{3}\right)^3 = 1 \cdot \dfrac{8}{27} = \dfrac{8}{27}.$
总概率为两者之和:
$P(Y \geq 2) = \dfrac{12}{27} + \dfrac{8}{27} = \dfrac{20}{27}.$