확률과 통계통계적 추정수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

표본평균 확률

문제

어떤 모집단의 분포가 정규분포 N(m,102)\mathrm{N} ( m , 10 ^{2} )을 따르고, 이 정규분포의 확률밀도함수 f(x)f ( x )의 그래프와 구간별 확률은 아래와 같다.

확률밀도함수 f(x)f ( x )는 모든 실수 xx에 대하여 f(x)=f(100x)f ( x ) = f ( 100 - x ) 를 만족한다. 이 모집단에서 크기 2525인 표본을 임의추출할 때의 표본평균을 라 하자. P(44\mathrm{P} ( 44 \leq48)\leq 48 )의 값은? [4점] 0.13590.13590.15740.15740.19650.19650.23500.23500.27180.2718

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해설

확률밀도함수 f(x)f ( x )f(x)=f(100x)f ( x ) = f ( 100 - x )이므로 f(x)f ( x )x=50x = 50에 대하여 대칭이다. 따라서 평균 m=50m = 50이고 표본평균 X\displaystyle \overline{X}는 평균이 5050이고 표준편차가 1025=2\displaystyle \frac{10}{\sqrt{25}} = 2인 정규분포를 따른다. P(44X48)\displaystyle \therefore P ( 44 \leq \overline{X} \leq 48 ) =P(44502Z48502)\displaystyle = P \left( \frac{44 - 50}{2} \leq Z \leq \frac{48 - 50}{2} \right) =P(3Z1)= P \left( - 3 \leq Z \leq - 1 \right) 한편 주어진 그래프에서 구간별 확률은 P(1Z1)=0.6826P ( - 1 \leq Z \leq 1 ) = 0.6826 P(3Z3)=0.9974P ( - 3 \leq Z \leq 3 ) = 0.9974 이므로 P(3Z1)P \left( - 3 \leq Z \leq - 1 \right) =P(0Z3)P(0Z1)= P \left( 0 \leq Z \leq 3 \right) - P \left( 0 \leq Z \leq 1 \right) =0.997420.68262=0.1574\displaystyle = \frac{0.9974}{2} - \frac{0.6826}{2} = 0.1574

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