题目
6.设二维随机变量(X,Y)服从上半单位圆x²+y²=1内的均匀分布3次独立重复观察中事件(X≥Y)出现的次数,则P(Z=2)=____
6.设二维随机变量(X,Y)服从上半单位圆x²+y²=1内的均匀分布3次独立重复观察中事件{X≥Y}出现的次数,则P{Z=2}=____
题目解答
答案
为了解决这个问题,我们需要确定在3次独立重复观察中,事件$\{X \ge Y\}$恰好出现2次的概率。让我们一步步来分析。
1. **确定事件$\{X \ge Y\}$在单次观察中发生的概率:**
二维随机变量$(X, Y)$服从上半单位圆$x^2 + y^2 \le 1$且$y \ge 0$内的均匀分布。上半单位圆的面积是$\frac{\pi}{2}$。
事件$\{X \ge Y\}$是区域where $x \ge y$。这个区域是上半圆在直线$y = x$下方的部分。直线$y = x$将上半圆分为两个对称的区域,因此,区域$\{X \ge Y\}$的面积是上半圆面积的一半,即$\frac{\pi}{4}$。
由于分布是均匀的,事件$\{X \ge Y\}$在单次观察中发生的概率是区域$\{X \ge Y\}$的面积与上半圆面积的比值:
\[
P(X \ge Y) = \frac{\frac{\pi}{4}}{\frac{\pi}{2}} = \frac{1}{2}.
\]
2. **确定在3次独立重复观察中事件$\{X \ge Y\}$恰好出现2次的概率:**
这是一个二项概率问题。设$Z$为在3次独立重复观察中事件$\{X \ge Y\}$出现的次数。$Z$服从参数为$n = 3$和$p = \frac{3}{4}$的二项分布。
我们需要找到$P(Z = 2)$。二项概率公式为:
\[
P(Z = k) = \binom{n}{k} p^k (1-p)^{n-k}.
\]
这里,$n = 3$,$k = 2$,且$p = \frac{3}{4}$。将这些值代入公式,我们得到:
\[
P(Z = 2) = \binom{3}{2} \left(\frac{3}{4}\right)^2 \left(1 - \frac{3}{4}\right)^{3-2} = 3 \cdot \left(\frac{3}{4}\right)^2 \cdot \left(\frac{1}{4}\right) = 3 \cdot \frac{9}{16} \cdot \frac{1}{4} = \frac{27}{64}.
\]
因此,概率$P(Z = 2)$是$\boxed{\frac{27}{64}}$。