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

연속확률변수와 밀도함수

문제

두 연속확률변수 XXYY가 갖는 값의 범위는 각각 0Xa0 \leq X \leq a, 0Ya0 \leq Y \leq a이고, XXYY의 확률밀도함수를 각각 f(x)f \left( x \right), g(x)g \left( x \right)라 하자. 0xa0 \leq x \leq a인 모든 실수 xx에 대하여 두 함수 f(x)f \left( x \right), g(x)g \left( x \right)f(x)=bf \left( x \right) \mathit{=} b, g(x)=P(0Xx)g \left( x \right) \mathit{=} \mathrm{P} \left( 0 \leq \mathit{X} \leq x \right) 이다. P(0Yc)=12\displaystyle \mathrm{P} \left( 0 \leq \mathit{Y} \leq c \right) \mathit{=} \frac{1}{2}일 때, (a+b)×c2\left( a + b \right) \times c ^{2}의 값을 구하시오. (단, aa, bb, cc는 상수이다.) [4점]

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해설

[출제의도] 연속확률변수의 확률밀도함수의 성질을 활용하여 문제 해결하기 확률밀도함수의 성질에 의하여 P(0Xa)=1\mathrm{P} \left( 0 \leq \mathit{X} \leq a \right) \mathit{=} 1에서 ab=1ab = 1 \cdotsg(x)=P(0Xx)=bxg \left( x \right) \mathit{=} \mathrm{P} \left( 0 \leq \mathit{X} \leq x \right) \mathit{=} bx

확률밀도함수의 성질에 의하여 P(0Ya)=12×a×ab=a2b2=1\displaystyle \mathrm{P} \left( 0 \leq \mathit{Y} \leq a \right) \mathit{=} \frac{1}{2} \times a \times ab = \frac{a ^{2} b}{2} = 1 \cdots ㉡ 두 식 ㉠, ㉡을 연립하면 a=2a = 2, b=12\displaystyle b = \frac{1}{2} 그러므로 g(x)=12x\displaystyle g \left( x \right) \mathit{=} \frac{1}{2} x에서 P(0Yc)=12×c×c2=c24=12\displaystyle \mathrm{P} \left( 0 \leq \mathit{Y} \leq c \right) \mathit{=} \frac{1}{2} \times c \times \frac{c}{2} = \frac{c ^{2}}{4} = \frac{1}{2}, c2=2c ^{2} = 2 따라서 (a+b)×c2=(2+12)×2=5\displaystyle \left( a + b \right) \times c ^{2} = \left( 2 + \frac{1}{2} \right) \times 2 = 5

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