题目
14. (5.0分) 设随机变量X服从参数为1的指数分布,则方程x^2+Xx+1=0无实根的概率为().A. eB. 1-eC. 1-e^-2
14. (5.0分) 设随机变量X服从参数为1的指数分布,则方程$x^{2}+Xx+1=0$无实根的概率为().
A. $e$
B. $ 1-e$
C. $ 1-e^{-2}$
题目解答
答案
C. $ 1-e^{-2}$
解析
本题考查指数分布的概率计算以及一元二次方程根的判别式。解题的关键思路是先根据一元二次方程无实根的条件得出随机变量$X$的取值范围,再结合指数分布的概率密度函数计算该取值范围对应的概率。
- 根据一元二次方程根的判别式确定$X$的取值范围:
对于一元二次方程$ax^{2}+bx+c = 0$($a\neq0$),其判别式$\Delta = b^{2}-4ac$。当$\Delta\lt0$时,方程无实根。
在方程$x^{2}+Xx + 1 = 0$中,$a = 1$,$b = X$,$c = 1$,则$\Delta = X^{2}-4\times1\times1=X^{2}-4$。
令$\Delta\lt0$,即$X^{2}-4\lt0$,解这个不等式:
$X^{2}-4\lt0$可转化为$(X - 2)(X + 2)\lt0$,其解为$-2\lt X\lt2$。 - 确定随机变量$X$的概率密度函数:
已知随机变量$X$服从参数为$1$的指数分布,指数分布的概率密度函数为$f(x)=\begin{cases}\lambda e^{-\lambda x},&x\gt0\\0,&x\leq0\end{cases}$,其中$\lambda$为参数。
因为$\lambda = 1$,所以$X$的概率密度函数为$f(x)=\begin{cases}e^{-x},&x\gt0\\0,&x\leq0\end{cases}$。 - 计算方程无实根的概率$P(-2\lt X\lt2)$:
根据概率的计算公式$P(-2\lt X\lt2)=\int_{-2}^{2}f(x)dx$,结合$f(x)$的表达式可得:
$P(-2\lt X\lt2)=\int_{-2}^{0}0dx+\int_{0}^{2}e^{-x}dx$
因为$\int_{-2}^{0}0dx = 0$,所以$P(-2\lt X\lt2)=\int_{0}^{2}e^{-x}dx$。
根据积分公式$\int e^{-x}dx=-e^{-x}+C$($C$为常数),则$\int_{0}^{2}e^{-x}dx=-\left.e^{-x}\right|_{0}^{2}$。
根据牛顿 - 莱布尼茨公式$F(x)\big|_{a}^{b}=F(b)-F(a)$,可得:
$-\left.e^{-x}\right|_{0}^{2}=-(e^{-2}-e^{0})=1 - e^{-2}$