题目
11.在总体Xsim N(12,2^2)中随机抽取一个容量为5的样本X_(1),X_(2),...,X_(5),其顺序统计量为X_((1)),X_((2)),...,X_((5)),试求:(1)PX_{(5))<15};(2)PX_{(1))<10}.(Phi(1.5)=0.9332;Phi(1)=0.8413)
11.在总体$X\sim N(12,2^{2})$中随机抽取一个容量为5的样本$X_{1},X_{2},\cdots,X_{5}$,其顺序统计量为$X_{(1)},X_{(2)},\cdots,X_{(5)}$,试求:
(1)$P\{X_{(5)}<15\}$;
(2)$P\{X_{(1)}<10\}.(\Phi(1.5)=0.9332;\Phi(1)=0.8413)$
题目解答
答案
(1) 求 $P\{X_{(5)} < 15\}$
最大值 $X_{(5)} < 15$ 等价于所有样本 $X_i < 15$。
$P\{X < 15\} = \Phi\left(\frac{15-12}{2}\right) = \Phi(1.5) = 0.9332$
$P\{X_{(5)} < 15\} = (0.9332)^5$
(2) 求 $P\{X_{(1)} < 10\}$
最小值 $X_{(1)} < 10$ 等价于至少一个样本 $X_i < 10$。
$P\{X \ge 10\} = \Phi\left(\frac{10-12}{2}\right) = \Phi(-1) = 1 - \Phi(1) = 1 - 0.8413 = 0.1587$
$P\{X_{(1)} \ge 10\} = (0.8413)^5$
$P\{X_{(1)} < 10\} = 1 - (0.8413)^5$
$\boxed{\begin{array}{ll}(1) & (0.9332)^5 \$2) & 1 - (0.8413)^5 \\\end{array}}$
解析
解析
本题主要考查正态分布以及顺序统计量的概率计算。解题的关键在于理解顺序统计量中最大值和最小值的概率含义,并利用正态分布的标准化公式进行计算。
(1)求 $P\{X_{(5)} < 15\}$
-
- 首先明确顺序统计量 $X_{(5)}$ 是样本 $X_{1},X_{2},\cdots,X_{5}$ 中的最大值。那么 $X_{(5)} < 15$ 意味着所有的样本值 $X_i$($i = 1,2,\cdots,5$)都小于 $15$。
- 已知总体 $X\sim N(12,2^{2})$,根据正态分布的标准化公式 $Z=\frac{X - \mu}{\sigma}$(其中 $\mu$ 是均值,$\sigma$ 是标准差),对于 $X < 15$,有:
- 计算 $P\{X < 15\}$,将 $X = 15$,$\mu = 12$,$\sigma = 2$ 代入标准化公式可得:
$P\{X < 15\} = \Phi\left(\frac{15 - 12}{2})=\Phi(1.5)$
已知 $\Phi(1.5)=0.9332$,即 $P\{X < 15\} = 0.9332$。 - 因为样本中的每个 $X_i$ 都小于 $15$ 这一事件是相互独立的,所以 $P\{X_{(5) < 15\}=P\{X_1 < 15,X_2 < 15,\cdots,X_5 < 15\}$。
根据独立事件概率的乘法公式,可得 $P\{X_{(5)} < 15\}=(P\{X < 15\})^5=(0.9332)^5$。
(2)求 $P\{\{X_{(1)} < 10\}$
- 顺序统计量 $X_{(1)}$ 是样本 $X_{1,X_2,\cdots,X_5$ 中的最小值。那么 $X_{(1)} < 10$ 的对立事件是 $X_{(1)}\geq10$ 意味着所有的样本值 $X_i$($i = 1,2,\cdots,5$)都大于等于 $10$。
- 同样根据正态分布的标准化公式,对于 $X\geq10$,有:
$P\{X\geq10\}=1 - P\{X < 10\}$
将 $X = 10$,$\mu = 12$,$\sigma = 2$ 代入标准化公式可得:
$P\{X < 10\}=\Phi(\frac{10 - 12}{2})=\Phi(-1)$ )
根据正态分布的性质 $\Phi(-z)=1 - \Phi(z)$,可得 $\Phi(-1)=1 - \Phi(1)$。
已知 $\Phi(1)=0.8413$,所以 $P\{X < 10\}=1 - 0.8413 = 0.1587$,则 $P\{X\geq10\}=1 - 0.1587 = 0.8413$。 - 因为样本中的每个 $X_i$ 都大于等于 $10$ 这一事件是相互独立的,所以 $P\{X_{(1)}\geq10\}=P\{X_1\geq10,X_2\geq10,\cdots,X_5\geq10\}$。
根据独立事件概率的乘法公式,可得 $P\{X_{(1)}\geq10\}=(P\{X\geq10\\})^5=(0.8413)^5$。 - 再根据对立事件概率的性质 $P(A)=1 - P(\overline{A})$,可得 $P\{X_{(1)} < 10\}=1 - P\{X_{(1)}\geq10\}=1-(0.8413)^5$。