확률과 통계확률분포수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

편차제곱 합 함수

문제

이산확률변수 XX의 확률분포가 아래 표와 같다.

XXx1x _{1}x2x _{2}\cdotsxnx _{n}
P(X=xi){\mathrm{P}} ( X = x _{i} )p1p _{1}p2p _{2}\cdotspnp _{n}11

실수 aa에 대하여, 함수 S(a)S ( a )S(a)=i=1n(xia)2pi\displaystyle S ( a ) = \sum\limits _{i = 1} ^{n} ( x _{i} - a ) ^{2} p _{i} 라 정의하자. 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [4점]

<보 기>
ㄱ. S(a)=0S ( a ) = 0일 때, V(X)=0\mathrm{V} \left( \mathit{X} \right) = 0 이다. ㄴ. a1<a2a _{1} < a _{2}일 때, S(a1)<S(a2)S ( a _{1} ) < S ( a _{2} )이다. ㄷ. 함수 S(a)S ( a )a=i=1nxipi\displaystyle a = \sum\limits _{i = 1} ^{n} x _{i} p _{i}일 때, 최솟값을 갖는다.

ㄱ, ㄷㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

ㄱ. S(a)=0S ( a ) = 0이면 V(X)=0{\mathrm{V}} ( X ) = 0이다. \therefore참 ㄴ. (반례) i=1nxipi=m\displaystyle \sum\limits _{i = 1} ^{n} x _{i} p _{i} = m라 할 때, S(m1)=S(m+1)S ( m - 1 ) = S ( m + 1 ) \therefore거짓 ㄷ. S(a)S ( a )aaXX의 평균일 때, 최솟값을 갖는다. 확률변수 XX의 평균 i=1nxipi=m\displaystyle \sum\limits _{i = 1} ^{n} x _{i} p _{i} = m이라 하면 S(a)=i=1n(xia)2pi\displaystyle S ( a ) = \sum\limits _{i = 1} ^{n} ( x _{i} - a ) ^{2} p _{i} =i=1n{(xim)+(ma)}2pi\displaystyle = \sum\limits _{i = 1} ^{n} \left\{ ( x _{i} - m ) + ( m - a ) \right\} ^{2} p _{i} =i=1n{(xim)2+2(xim)(ma)\displaystyle = \sum\limits _{i = 1} ^{n} \left\{ ( x _{i} - m ) ^{2} + 2 ( x _{i} - m ) ( m - a ) \right.+(ma)2}pi+ ( m - a ) ^{2} \} p _{i} =i=1n{(xim)2+(ma)2}pi\displaystyle = \sum\limits _{i = 1} ^{n} \left\{ ( x _{i} - m ) ^{2} + ( m - a ) ^{2} \right\} p _{i} (∵(ma)i=1n(xim)pi=0\displaystyle ( m - a ) \sum\limits _{i = 1} ^{n} ( x _{i} - m ) p _{i} = 0이므로) S(a)S ( a )a=ma = m일 때, 최솟값 i=1n(xim)2pi\displaystyle \sum\limits _{i = 1} ^{n} ( x _{i} - m ) ^{2} p _{i}를 갖는다. \therefore

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