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题目

某城市在长度为t(单位:小时)的时间间隔内发生火灾的次数X服从参数为0.5t的泊松分布,且与时间间隔的起点无关,计算某天中午12时至下午16时至少发生两次火灾的概率(结果小数点后保留三位).

某城市在长度为t(单位:小时)的时间间隔内发生火灾的次数X服从参数为0.5t的泊松分布,且与时间间隔的起点无关,计算某天中午12时至下午16时至少发生两次火灾的概率(结果小数点后保留三位).

题目解答

答案

解析

本题考查泊松分布的性质及概率计算。解题思路如下:

  1. 首先,根据题目所给信息确定时间间隔 $t$ 的值,再根据泊松分布的参数公式 $\lambda = 0.5t$ 计算出参数 $\lambda$。
  2. 然后,明确要求的是至少发生两次火灾的概率,即 $P(X\geqslant 2)$。由于直接计算 $P(X\geqslant 2)$ 较为复杂,我们利用概率的性质,将其转化为 $1 - P(X\leqslant 1)$,而 $P(X\leqslant 1)=P(X = 0)+P(X = 1)$。
  3. 最后,根据泊松分布的概率质量函数 $P(X = k)=\frac{\lambda^{k}e^{-\lambda}}{k!}$ 分别计算 $P(X = 0)$ 和 $P(X = 1)$,进而求出 $P(X\geqslant 2)$。

具体计算过程

  1. 计算参数 $\lambda$:
    已知时间间隔从中午 12 时至下午 16 时,所以 $t = 16 - 12 = 4$ 小时。
    根据参数公式 $\lambda = 0.5t$,可得 $\lambda = 0.5\times4 = 2$。
  2. 计算 $P(X = 0)$:
    将 $\lambda = 2$,$k = 0$ 代入泊松分布的概率质量函数 $P(X = k)=\frac{\lambda^{k}e^{-\lambda}}{k!}$,可得:
    $P(X = 0)=\frac{2^{0}e^{-2}}{0!}$
    因为 $2^{0}=1$,$0!=1$,所以 $P(X = 0)=e^{-2}$。
  3. 计算 $P(X = 1)$:
    将 $\lambda = 2$,$k = 1$ 代入泊松分布的概率质量函数 $P(X = k)=\frac{\lambda^{k}e^{-\lambda}}{k!}$,可得:
    $P(X = 1)=\frac{2^{1}e^{-2}}{1!}$
    因为 $2^{1}=2$,$1!=1$,所以 $P(X = 1)=2e^{-2}$。
  4. 计算 $P(X\leqslant 1)$:
    $P(X\leqslant 1)=P(X = 0)+P(X = 1)=e^{-2}+2e^{-2}=3e^{-2}$
  5. 计算 $P(X\geqslant 2)$:
    $P(X\geqslant 2)=1 - P(X\leqslant 1)=1 - 3e^{-2}$
    将 $e^{-2}\approx0.1353$ 代入上式,可得:
    $P(X\geqslant 2)=1 - 3\times0.1353=1 - 0.4059\approx0.594$

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