확률과 통계확률분포수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

정규분포 확률 조건으로 값 구하기

문제

양수 tt에 대하여 확률변수 XX가 정규분포 N(1,t2){\mathrm{N}} \mathit{\left( 1 , t ^{2} \right)}을 따른다. P(X5t)12\displaystyle \mathrm{P} \mathit{\left( X \leq 5 t \right)} \geq \frac{1}{2} 이 되도록 하는 모든 양수 tt에 대하여 P(t2t+1Xt2+t+1){\mathrm{P}} \mathit{\left( t ^{2} - t + 1 \leq X \leq t ^{2} + t + 1 \right)}의 최댓값을 오른쪽 표준정규분포표를 이용하여 구한 값을 kk라 하자. 1000×k1000 \times k의 값을 구하시오. [4점]

zzP(0Zz){\mathrm{P}} \mathit{(} 0 \leq Z \leq z )
0.6\mathrm{0.6}0.226\mathrm{0.226}
0.8\mathrm{0.8}0.288\mathrm{0.288}
1.0\mathrm{1.0}0.341\mathrm{0.341}
1.2\mathrm{1.2}0.385\mathrm{0.385}
1.4\mathrm{1.4}0.419\mathrm{0.419}
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673

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해설

확률변수 XX가 정규분포 N(1,t2)\mathrm{N} \mathit{\left( 1 , t ^{2} \right)}을 따르므로 Z=X1t\displaystyle Z = \frac{X - 1}{t}으로 놓으면 ZZ는 표준정규분포 N(0,1){\mathrm{N}} \mathit{\left( 0 , 1 \right)}을 따른다. P(X5t)\mathrm{P} \mathit{\left( X \leq 5 t \right)}12\displaystyle \geq \frac{1}{2}에서 P(Z5t1t)12\displaystyle \mathrm{P} \mathit{\left( Z \leq \frac{5 t - 1}{t} \right)} \geq \frac{1}{2} \therefore 5t1t0\displaystyle \frac{5 t - 1}{t} \geq 0, t15\displaystyle t \geq \frac{1}{5}(\because t>0t > 0) P(t2t+1Xt2+t+1)\mathrm{P} \mathit{\left( t ^{2} - t + 1 \leq X \leq t ^{2} + t + 1 ) \right.} =P(t2t+11tZt2+t+11t)\displaystyle = \mathrm{P} \mathit{\left( \frac{t ^{2} - t + 1 - 1}{t} \leq Z \leq \frac{t ^{2} + t + 1 - 1}{t} \right)} =P(t1Zt+1)= \mathrm{P} \mathit{\left( {t - 1 \leq Z \leq t + 1 )} \right.} 에서 ZZ의 범위의 길이는 22이고, 범위의 중앙값은 (t1)+(t+1)2=t\displaystyle \frac{( t - 1 ) + ( t + 1 )}{2} = t이다. 표준정규분포곡선의 특성에 따라 같은 길이의 범위일 경우 중앙값이 00에 가까울수록 확률값은 커진다. 따라서 P(t2t+1Xt2+t+1)\mathrm{P} \mathit{\left( t ^{2} - t + 1 \leq X \leq t ^{2} + t + 1 ) \right.}의 최댓값은 t=15\displaystyle t = \frac{1}{5}일 때 P(0.8Z1.2)\mathrm{P} \mathit{\left( {- 0.8 \leq Z \leq 1.2 )} \right.}=P(0Z0.8)= \mathrm{P} \mathit{\left( {0 \leq Z \leq 0.8 )} \right.}+P(0Z1.2)+ \mathrm{P} \mathit{\left( {0 \leq Z \leq 1.2 )} \right.} =0.288+0.385= 0.288 + 0.385 =0.673= 0.673 \therefore k=0.673k = 0.673 \therefore 1000×k=6731000 \times k = 673

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