확률과 통계확률분포수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

확률분포 표준편차

문제

확률변수 XX1,2,3,,n1 , 2 , 3 , \cdots , n의 값을 취하고, X=k(1kn)X = k ( 1 \leq k \leq n )일 확률이 P(X=k)=ck\mathrm{P} \mathit{(} X = k ) = c k(단, cc는 상수) 라 한다. 확률변수 XX의 표준편차가 6\displaystyle \sqrt{6}이 되도록 하는 자연수 nn의 값을 구하시오. [4점]

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1010

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해설

ck=1nk=1\displaystyle c \sum\limits _{k = 1} ^{n} k = 1에서 c=2n(n+1)\displaystyle c = \frac{2}{n ( n + 1 )} XX의 표준편차가 6\displaystyle \sqrt{6}이므로 XX의 분산 V(X)V ( X )V(X)=k=1nk2(ck)(k=1nkck)2=6\displaystyle V ( X ) = \sum\limits _{k = 1} ^{n} k ^{2} \cdot ( c k ) - \left( \sum\limits _{k = 1} ^{n} k \cdot c k \right) ^{2} = 6에서 ck=1nk3(k=1nck2)2=6\displaystyle c \sum\limits _{k = 1} ^{n} k ^{3} - \left( \sum\limits _{k = 1} ^{n} c k ^{2} \right) ^{2} = 6 위 식에 c=2n(n+1)\displaystyle c = \frac{2}{n ( n + 1 )}를 대입하여 정리하면 2n(n+1)×{n(n+1)2}2{2n(n+1)×n(n+1)(2n+1)6}2=6\displaystyle \frac{2}{n ( n + 1 )} \times \left\{ \frac{n ( n + 1 )}{2} \right\} ^{2} - \left\{ \frac{2}{n ( n + 1 )} \times \frac{n ( n + 1 ) ( 2 n + 1 )}{6} \right\} ^{2} = 6 n(n+1)2(2n+1)29=6\displaystyle \frac{n ( n + 1 )}{2} - \frac{( 2 n + 1 ) ^{2}}{9} = 6, n2+n110=0n ^{2} + n - 110 = 0 (n+11)(n10)=0( n + 11 ) ( n - 10 ) = 0n=10\therefore n = 10

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