题目
设供电站电网有100盏电灯,夜晚每盏灯开灯的概率皆为0.8,假设每盏灯开关是相互独立的。若随机变量X为100盏灯中开着的灯数,则由切比雪夫不等式估计,X落在75至85之间的概率不小于__________.
设供电站电网有100盏电灯,夜晚每盏灯开灯的概率皆为0.8,假设每盏灯开关是相互独立的。若随机变量X为100盏灯中开着的灯数,则由切比雪夫不等式估计,X落在75至85之间的概率不小于__________.
题目解答
答案
解析
本题考查切比雪夫不等式的应用,解题关键是明确随机变量的分布、计算期望和方差,再代入切比雪夫不等式求解。
步骤1:判断随机变量分布
100盏灯独立开关,每盏灯开灯概率$p=0.8$,故开着的灯数$X$服从二项分布$X\sim B(n,p)$,其中$n=100$,$p=0.8$。
步骤2:计算期望$E(X)$和方差$D(X)$
二项分布的期望和方差公式为:
$E(X)=np,\quad D(X)=np(1-p)$
代入$n=100$,$p=0.8$:
$E(X)=100\times0.8=80$
$D(X)=100\times0.8\times(1-0.8)=100\times0.8\times0.2=16$
步骤3:转化$X$的范围为$|X-E(X)|\leq\varepsilon$
题目要求$75\leq X\leq85$,即:
$|X-80|\leq5$
故$\varepsilon=5$。
步骤4:代入切比雪夫不等式
切比雪夫不等式:
$P(|X-E(X)|\leq\varepsilon)\geq1-\frac{D(X)}{\varepsilon^2}$
代入$D(X)=16$,$\varepsilon=5$:
$P(75\leq X\leq85)\geq1-\frac{16}{5^2}=1-\frac{16}{25}=\frac{9}{25}$