확률과 통계확률분포수능 기출기본 문제 (3점 중반)

확률밀도함수 기댓값

문제

구간 [0,4][ 0 , 4 ]에서 정의된 연속확률변수 XX의 확률밀도함수가

f(x)=f ( x ) ={\displaystyle \begin{cases} \begin{matrix} \\ \\ \\ \end{matrix} \end{cases}12x\displaystyle \frac{1}{2} x(0x10 \leq x \leq 1)
a(x4)a ( x - 4 )(1<x41 < x \leq 4)

일 때, E(6X+5){\mathrm{E}} ( 6 X + 5 )의 값을 구하시오. (단, aa는 상수이다.) [3점]

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해설

P(0X4){\mathrm{P}} ( 0 \leq X \leq 4 )==04f(x)dx=1\displaystyle \int _{0} ^{4} f ( x ) dx = 1이어야하므로 04f(x)dx\displaystyle \int _{0} ^{4} f ( x ) dx=01f(x)dx+14f(x)dx\displaystyle = \int _{0} ^{1} f ( x ) dx + \int _{1} ^{4} f ( x ) dx =0112xdx+14a(x4)dx\displaystyle = \int _{0} ^{1} \frac{1}{2} x dx + \int _{1} ^{4} a ( x - 4 ) dx =[x24]01+a[x224x]14\displaystyle = \left[ \frac{x ^{2}}{4} \right] _{0} ^{1} + a \left[ \frac{x ^{2}}{2} - 4 x \right] _{1} ^{4} =1492a\displaystyle = \frac{1}{4} - \frac{9}{2} a =1= 1a=16\displaystyle a = - \frac{1}{6}E(X){\mathrm{E}} ( X )=04xf(x)dx\displaystyle = \int _{0} ^{4} x f ( x ) dx =01xf(x)dx+14xf(x)dx\displaystyle = \int _{0} ^{1} xf ( x ) dx + \int _{1} ^{4} xf ( x ) dx =01x22dx+144xx26dx\displaystyle = \int _{0} ^{1} \frac{x ^{2}}{2} dx + \int _{1} ^{4} \frac{4 x - x ^{2}}{6} dx =[x36]01+[x23x318]14\displaystyle = \left[ \frac{x ^{3}}{6} \right] _{0} ^{1} + \left[ \frac{x ^{2}}{3} - \frac{x ^{3}}{18} \right] _{1} ^{4} =16+32\displaystyle = \frac{1}{6} + \frac{3}{2}=53\displaystyle = \frac{5}{3}E(6X+5){\mathrm{E}} ( 6 X + 5 )=6×E(X)+5= 6 \times {\mathrm{E}} ( X ) + 5=10+5= 10 + 5=15= 15 [다른 풀이] f(x)f ( x )가 연속확률변수 XX의 확률밀도함수이므로 함수 f(x)f ( x )x=1x = 1에서 연속이어야 한다. f(1)=limx1+f(x)\displaystyle f ( 1 ) = \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} {} f ( x )에서 12=3a\displaystyle \frac{1}{2} = - 3 aa=16\displaystyle a = - \frac{1}{6} ⋮ (생략)

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