Vszv_2001_12_17_mo

A 2. és az 5. feladat megoldása

 

2. feladat,

első megoldás:

Legyen

X := ahány telefon megszólal az egész vizsga alatt,

Y := ahány telefon megszólal a vizsga első kétharmada alatt,

Z := ahány telefon megszólal a vizsga utolsó egyharmada alatt.

Mindhárom valószínűségi változó Poisson-eloszlásúnak vehető, mert a világból sokan, egymástól függetlenül, külön-külön kis valószínűséggel hívhatnak olyan készüléket, ami a teremben van.

Ha X várható értéke t , akkor Y , illetve Z várható értéke 2t/3 , illetve t/3 .

A feladat szövege szerint P( X = 0 ) = 0.9 .

A Poisson-eloszlás képlete szerint P( X = 0 ) = exp( -t ) .

Az exp( -t ) = 0.9 egyenletből t = ln(10/9 ) .

Az esemény, aminek a valószínűségét ki kell számolni, azt jelenti, hogy

Y = 0 és Z = 1.

Y és Z függetlenségét ÉS A Poisson-eloszlás képletét felhasználva kapjuk, hogy

P( Y = 0 és Z = 1 ) = P( Y = 0 ) P( Z = 1 ) = exp( -2t/3 ) t/3 exp( -t/3 ) =

= t/3 exp( -t ) = 0.3 ln( 10/9 ) = 0.316 .

 

2. feladat,

második megoldás:

Egy valószínűségi változót vezetünk be:

X := ahány telefon megszólal az egész vizsga alatt.

X Poisson-eloszlásúnak vehető valamilyen t paraméterrel, mert a világból sokan, egymástól függetlenül, külön-külön kis valószínűséggel hívhatnak olyan készüléket, ami a teremben van.

A feladat szövege szerint P( X = 0 ) = 0.9 . A Poisson-eloszlás képlete szerint P( X = 0 ) = exp( -t ) . Az exp( -t ) = 0.9 egyenletből t = ln 10/9 . Ugyancsak a Poisson-eloszlás képlete szereint P( X = 1 ) = t exp( -t ) .

A feltételes valószínűségek szorzási szabály szerint

P( egy hívás, és az utolsó harmadban ) =

= P( egy hívás ) P( az utolsó harmadban / egy hívás )

Az egy hívás valószínűségét fentebb már kiszámítottuk. Elfogadván, hogy az egyetlen hívás 1/3 valószínűséggel történik a vizsga utolsó harmadában, megkapjuk a végeredményt: t exp( -t ) ( 1/3 ) = = ln( 10/9 ) (0.9 / 3 ) = 0.3 ln( 10/9 ) = 0.316 .

Ez megegyezik az első megoldásban kapott eredménnyel.

 

2. feladat

harmadik megoldás:

Jelöljük p -vel annak a valószínűségét, hogy egy véletlenszerűen választott hallgatónak “van mobil telefonja és az megcsörren a vizsga alatt”.Jelöljük q –val a komplementer esemény valószínűségét.

Függetlenséget feltételezve elfogadhatjuk, hogy azon hallgatók száma, akiknek megcsörren a mobilja, binomiális eloszlást követ 100 és p paraméterekkel.

Annak a valószínűsége, hogy senkinek sem csörren meg a mobilja, a feladat szövege szerint 0.9 , másrészt pedig nyilván q -nak a 100 -adik hatványa. Így

q^100 = 0.9 .

Ezért a q értéke egyenlő a 0.9 –nek 1/100 –ik hatványával (100-ik gyökével):

q = 0.9 ^ (1/100) , és

p = 1 – 0.9^(1/100) .

A binomiális eloszlás képlete szerint annak a valószínűsége, hogy pontosan egy mobil csörren meg

100 p^1 q^99 .

A feltételes valószínűségek szorzási szabály szerint

P( egy csörrenés, és az utolsó harmadban ) =

= P( egy csörrenés ) P( az utolsó harmadban / egy csörrenés )

Elfogadván, hogy az egyetlen csörrenés 1/3 valószínűséggel történik a vizsga utolsó harmadában, megkapjuk a végeredményt:

100 p^1 q^99 (1/3) .

Ha kiszámoljuk a képlet numerikusértékét, 0.316 –ot kapunk, ami megegyezik az első két megoldásban kapott eredménnyel.

5. feladat megoldása:

Az átlag az összeg 100 –ad része, ezért az átlag normális eloszlásúnak vehető. Az átlag várható értéke megegyezik a tagok közös várható értékével, 30 -cal. Az átlag szórása a tagok közös szórásának a 10 -ed része: 17.61/10 = 1.761 . (Az átlag szórásának kiszámolásakor nem 100 -zal, hanem annak négyzetgyökével, 10 -zel kell osztani!)

Aki ismeri a “két szigma szabályt” (mely szerint: normális eloszlás esetén a várható érték két szórásnyi környezetének valószínűsége 0.95), már tudja is, hogy a keresett intervallum sugarának a szórás kétszeresét, vagyis 2 (1.761) = 3.522 = 3.5 -öt kell venni.

A keresett intervallum tehát kb.: ( 26.5 , 33.5 ) .

Aki nem tudja a két szigma szabályt fejből, a normális eloszlás táblázatának segítségével így okoskodhat:

Annak a valószínűsége, hogy az átlag a 30 -nak a c sugarú környezetébe esik, egyenlő

a standard normális eloszlás eloszlásfüggvénye a c/1.761 helyen

mínusz

a standard normális eloszlás eloszlásfüggvénye a -c/1.761 helyen.

Felhasználva a standard normális eloszlás szimmetriáját ez a különbség felírható úgy is, hogy

2 –szer a standard normális eloszlás eloszlásfüggvénye a c/1.761 helyen mínusz 1. Mivel a szóban forgó valószínűségnek 0.95 –tel kell egyenlőnek lenni, és

2 y – 1 = 0.95 , ha y = (1+0.95) / 2 = 0.975 ,

a standard normális eloszlás eloszlásfüggvénye a c/1.761 helyen egyenlő kell, hogy legyen 0.975 –del.

A normális eloszlás táblázatából kiolvasható, hogy a 0.975 értéket a standard normális eloszlás eloszlásfüggvénye a 2 –nél veszi fel, vagyis c/1.761 = 2 , azaz c = 3.522 .

A keresett intervallum kb.: ( 26.5 , 33.5 ) .