두 양수 m, σ에 대하여 확률변수 X는 정규분포 N(m,12), 확률변수 Y는 정규분포 N(m2+2m+16,σ2)을 따르고, 두 확률변수 X, Y는
P(X≤0)=P(Y≤0)
을 만족시킨다. σ의 값이 최소가 되도록 하는 m의 값을 m1이라 하자. m=m1일 때, 두 확률변수 X, Y에 대하여
P(X≥1)=P(Y≤k)
를 만족시키는 상수 k의 값을 구하시오. [4점]
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해설
두 확률변수 X, Y가 정규분포를 따르므로 Z가 표준정규분포를 따르는 확률변수일 때,
P(X≤0)=P(Z≤−m)P(Y≤0)=P(Z≤σ−(m2+2m+16))P(X≤0)=P(Y≤0)에서
−m=σ−(m2+2m+16)σ=mm2+2m+16=m+2+m16m>0, m16>0이므로 절대부등식의 성질에 의하여
σ≥2+2m×m16=10m=m16일 때, σ의 값이 최소이므로
m1=4m=4일 때, 두 확률변수 X, Y는 각각 정규분포 N(4,12), N(40,102)을 따르므로
P(X≥1)=P(Z≥11−4)=P(Z≥−3)P(Y≤k)=P(Z≤10k−40)P(X≥1)=P(Y≤k)에서
P(Z≥−3)=P(Z≤10k−40)=P(Z≥−10k−40)−3=−10k−40
따라서 k=70