수리논술, 이게 다다.

자연계열 (오후) 5번

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문제

모집단 A\displaystyle A의 확률변수 X\displaystyle X의 확률분포를 표로 나타내면 아래와 같고, 다음 조건을 만족시킨다.

X\displaystyle X1\displaystyle 12\displaystyle 23\displaystyle 3합계
P(X)\displaystyle P(X)p1\displaystyle p_1p2\displaystyle p_2p3\displaystyle p_31\displaystyle 1

(단, p1,p2,p3\displaystyle p_1,p_2,p_3는 상수이다.)

(가) 모집단 A\displaystyle A에서 크기가 3\displaystyle 3인 표본을 임의추출하여 구한 표본평균을 X‾\displaystyle \overline X라고 한다.(나) P(X‾=1)=127\displaystyle P(\overline X=1)=\frac1{27}이다.(다) E(X‾)=136\displaystyle E(\overline X)=\frac{13}{6}이다.

다음 물음에 답하시오. (20점)

(1) E(2X+5)\displaystyle E(2X+5)의 값을 구하시오. (5점)

(2) P(X=2)\displaystyle P(X=2)의 값을 구하시오. (5점)

(3) V(X)\displaystyle V(X)의 값을 구하시오. (5점)

(4) V(2X‾+5)\displaystyle V(2\overline X+5)의 값을 구하시오. (5점)

해설강의 준비중
+5점 · E(2X+5)\displaystyle E(2X+5)의 값 283\displaystyle \frac{28}{3}을 구할 수 있다.

(1) E(X)=E(X‾)\displaystyle E(X)=E(\overline X)이므로E(2X+5)=2E(X)+5=2E(X‾)+5=2×136+5=283\displaystyle E(2X+5)=2E(X)+5=2E(\overline X)+5=2\times\frac{13}{6}+5=\frac{28}{3}

(2) 확률변수 X‾\displaystyle \overline X의 분포는 아래와 같다. (단, qi\displaystyle q_i(1≤i≤7\displaystyle 1\le i\le7)는 상수이다.)

X‾\displaystyle \overline X1\displaystyle 143\displaystyle \frac4353\displaystyle \frac532\displaystyle 273\displaystyle \frac7383\displaystyle \frac833\displaystyle 3합계
P(X‾)\displaystyle P(\overline X)q1\displaystyle q_1q2\displaystyle q_2q3\displaystyle q_3q4\displaystyle q_4q5\displaystyle q_5q6\displaystyle q_6q7\displaystyle q_71\displaystyle 1

+2점 · p1=13\displaystyle p_1=\frac13을 구할 수 있다.

주어진 표로부터p1+p2+p3=1\displaystyle p_1+p_2+p_3=1 ⋯⋯①E(X)=136\displaystyle E(X)=\frac{13}{6}이므로p1+2p2+3p3=136\displaystyle p_1+2p_2+3p_3=\frac{13}{6} ⋯⋯②X‾=1\displaystyle \overline X=1인 경우는 크기가 3\displaystyle 3인 표본을 추출했을 때 모두 X=1\displaystyle X=1인 경우이므로P(X‾=1)=q1=(p1)3=127\displaystyle P(\overline X=1)=q_1=(p_1)^3=\frac1{27} ⋯⋯③위 식 ①, ②, ③을 풀면p1=13,p2=16,p3=12\displaystyle p_1=\frac13,p_2=\frac16,p_3=\frac12

+3점 · P(X=2)\displaystyle P(X=2)의 값 16\displaystyle \frac16을 구할 수 있다.

P(X=2)=16\displaystyle P(X=2)=\frac16

+5점 · V(X)\displaystyle V(X)의 값 2936\displaystyle \frac{29}{36}를 구할 수 있다.

(3) V(X)=E(X2)−{E(X)}2\displaystyle V(X)=E(X^2)-\{E(X)\}^2E(X2)=12×13+22×16+32×12=112\displaystyle E(X^2)=1^2\times\frac13+2^2\times\frac16+3^2\times\frac12=\frac{11}{2}{E(X)}2=(136)2=16936\displaystyle \{E(X)\}^2=\left(\frac{13}{6}\right)^2=\frac{169}{36}따라서V(X)=112−16936=2936\displaystyle V(X)=\frac{11}{2}-\frac{169}{36}=\frac{29}{36}

+5점 · V(2X‾+5)\displaystyle V(2\overline X+5)의 값 2927\displaystyle \frac{29}{27}를 구할 수 있다.

(4) V(2X‾+5)=22×V(X‾)=22×V(X)n=43V(X)=2927\displaystyle \begin{aligned}V(2\overline X+5)&=2^2\times V(\overline X)=2^2\times\frac{V(X)}n=\frac43V(X)\\&=\frac{29}{27}\end{aligned}

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