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数学
题目

设随机变量 X 的概率密度函数为 f(x)= } 4x^3, & 0

设随机变量 $X$ 的概率密度函数为 $f(x)= \begin{cases} 4x^3, & 0 < x < 1, \\ 0, & 其它, \end{cases}$ 则使 $P\{X > a\} = P\{X < a\}$ 成立的常数 $a = (\quad)$

A. $\sqrt[4]{2}$

B. $\frac{1}{2}$

C. $1 - \frac{1}{\sqrt[4]{2}}$

D. $\frac{1}{\sqrt[4]{2}}$

题目解答

答案

D. $\frac{1}{\sqrt[4]{2}}$

解析

考查要点:本题主要考查概率密度函数的积分应用,以及如何通过积分方程求解特定参数。

解题核心思路:
题目要求找到常数$a$,使得$P\{X > a\} = P\{X < a\}$。根据概率密度函数的定义,分别计算这两个概率并建立方程求解$a$。关键在于正确计算积分,并利用方程求解$a$的值。

破题关键点:

  1. 积分计算:利用概率密度函数$f(x)$,分别计算$P\{X < a\}$和$P\{X > a\}$的积分表达式。
  2. 方程建立:根据题目条件$P\{X > a\} = P\{X < a\}$,将两个积分结果联立,解出$a$的值。
  3. 验证范围:确保解出的$a$在定义域$(0,1)$内。

步骤1:计算$P\{X < a\}$
根据概率密度函数,当$0 < a < 1$时:
$P\{X < a\} = \int_{-\infty}^{a} f(x) \, dx = \int_{0}^{a} 4x^3 \, dx = \left[ x^4 \right]_0^a = a^4.$

步骤2:计算$P\{X > a\}$
同理,当$0 < a < 1$时:
$P\{X > a\} = \int_{a}^{+\infty} f(x) \, dx = \int_{a}^{1} 4x^3 \, dx = \left[ x^4 \right]_a^1 = 1 - a^4.$

步骤3:建立方程并求解
根据题意,$P\{X > a\} = P\{X < a\}$,即:
$1 - a^4 = a^4 \implies 2a^4 = 1 \implies a^4 = \frac{1}{2} \implies a = \frac{1}{\sqrt[4]{2}}.$

验证范围:
$\sqrt[4]{2} \approx 1.189$,因此$a = \frac{1}{\sqrt[4]{2}} \approx 0.841$,满足$0 < a < 1$,符合题意。

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