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

표본평균 표준편차

문제

어느 모집단의 확률변수 XX의 확률분포를 표로 나타내면 다음과 같다.

XX113355
P(X=x){\mathrm{P}} \left( X = x \right)aa19\displaystyle \frac{1}{9}bb11

E(X)=73\displaystyle {\mathrm{E}} \left( X \right) = \frac{7}{3}일 때, 이 모집단에서 크기가 nn인 표본을 임의추출하여 구한 표본평균 X\displaystyle {\overline{X}}에 대하여 σ(2X+1)13\displaystyle \sigma \left( 2 {\overline{X}} + 1 \right) \leq \frac{1}{3}을 만족시키는 자연수 nn의 최솟값을 구하시오. (단, aa, bb는 상수이다.) [4점]

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112

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해설

XX113355
P(X=x){\mathrm{P}} \left( X = x \right)aa19\displaystyle \frac{1}{9}bb11

확률분포표에서 확률의 합은 11이므로 a+b=89\displaystyle a + b = \frac{8}{9} \cdots\cdotsE(X)=73\displaystyle {\mathrm{E}} \left( X \right) = \frac{7}{3}이므로 1×a+3×19+5×b=73\displaystyle 1 \times a + 3 \times \frac{1}{9} + 5 \times b = \frac{7}{3}, a+5b=2a + 5 b = 2 \cdots\cdots ㉡ ㉠, ㉡을 연립하면 a=1118\displaystyle a = \frac{11}{18}, b=518\displaystyle b = \frac{5}{18} V(X)\mathrm{V} \mathit{\left( X \right)}=E(X2)m2= \mathrm{E} \mathit{\left( X ^{2} \right)} - m ^{2} =1×1118+9×19+25×518(73)2\displaystyle = 1 \times \frac{11}{18} + 9 \times \frac{1}{9} + 25 \times \frac{5}{18} - \left( \frac{7}{3} \right) ^{2} =289\displaystyle = \frac{28}{9} \therefore σ(X)=289=273\displaystyle \sigma \left( X \right) = \sqrt{\frac{28}{9}} = \frac{2 \sqrt{7}}{3} σ(2X+1)13\displaystyle \sigma \left( 2 {\overline{X}} + 1 \right) \leq \frac{1}{3}에서 σ(X)=σ(X)n\displaystyle \sigma \left( \overline{X} \right) = \frac{\sigma \left( X \right)}{\sqrt{n}}이므로 2σ(X)13\displaystyle 2 \sigma \left( {\overline{X}} \right) \leq \frac{1}{3}, 2×σ(X)n13\displaystyle 2 \times \frac{\sigma \left( X \right)}{\sqrt{n}} \leq \frac{1}{3} 2×273n13\displaystyle 2 \times \frac{\frac{2 \sqrt{7}}{3}}{\sqrt{n}} \leq \frac{1}{3}, n47\displaystyle \sqrt{n} \geq 4 \sqrt{7} \therefore n112n \geq 112 따라서 조건을 만족하는 자연수 nn의 최솟값은 112112이다.

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