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

정규분포 선형변환

문제

확률변수 XX는 정규분포 N(m,22)\mathrm{N} \mathit{\left( m , 2 ^{2} \right)}, 확률변수 YY는 정규분포 N(m,σ2)\mathrm{N} \mathit{\left( m , \sigma ^{2} \right)}을 따른다. 상수 aa에 대하여 두 확률변수 X,YX , Y가 다음 조건을 만족시킨다.

(가) YY=3Xa= 3 X - a (나) P(X4)\mathrm{P} \mathit{\left( X \leq 4 \right)}=P(Ya)= \mathrm{P} \mathit{\left( Y \geq a \right)}

P(Y9)\mathrm{P} \mathit{\left( Y \geq 9 \right)}의 값을 오른쪽 표준정규분포표를 이용하여 구한 것은? [4점]

<표준정규분포표>
zzP(0Zz)\mathrm{P} \left( \mathit{0} \leq Z \leq z \right)
0.50.50.19150.1915
1.01.00.34130.3413
1.51.50.43320.4332
2.02.00.47720.4772

0.02280.02280.06680.06680.15870.15870.24170.24170.30850.3085

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해설

[출제의도] 정규분포의 성질 이해하기 조건 (가)에서 YY=3Xa= 3 X - a이므로 E(Y)\mathrm{E} \mathit{\left( Y \right)}=E(3Xa)= \mathrm{E} \mathit{\left( 3 X - a \right)}=3E(X)a= 3 \mathrm{E} \mathit{\left( X \right)} - a=3ma= 3 m - a mm=3ma= 3 m - a에서 aa=2m= 2 m σ(Y)\sigma \mathrm{\left( \mathit{Y} \right)}=σ(3Xa)= \sigma \mathrm{\left( \mathit{3} X - \mathit{a} \right)}=3σ(X)= 3 \sigma \mathrm{\left( \mathit{X} \right)}=6= 6 P(X4)\mathrm{P} \mathit{\left( X \leq 4 \right)}=P(Z4m2)\displaystyle = \mathrm{P} \mathit{\left( Z \leq \frac{4 - m}{2} \right)} P(Ya)\mathrm{P} \mathit{\left( Y \geq a \right)}=P(Y2m)= \mathrm{P} \mathit{\left( Y \geq 2 m \right)}=P(Zm6)\displaystyle = \mathrm{P} \mathit{\left( Z \geq \frac{m}{6} \right)} 조건 (나)에 의하여 4m2\displaystyle \frac{4 - m}{2}=m6\displaystyle = \mathit{-} \frac{m}{6}에서 mm=6= 6 그러므로 확률변수 YY는 정규분포 N(6,62)\mathrm{N} \mathit{\left( 6 , 6 ^{2} \right)}을 따른다. 따라서 P(Y9)\mathrm{P} \mathit{\left( Y \geq 9 \right)}=P(Z966)\displaystyle = \mathrm{P} \mathit{\left( Z \geq \frac{9 - 6}{6} \right)}=P(Z0.5)= \mathrm{P} \mathit{\left( Z \geq 0.5 \right)} =P(Z0)P(0Z0.5)= \mathrm{P} \mathit{\left( Z \geq 0 \right)} - \mathrm{P} \mathit{\left( 0 \leq Z \leq 0.5 \right)} =0.50.1915= 0.5 - 0.1915=0.3085= \mathit{0.3085}

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