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高考申論題 114年 [經建行政] 統計學

第 五 題

📖 題組:
假設 X 與 Y 的二元機率密度函數為(每小題 4 分,共 20 分) f(x, y)= C(x+2y) 0≦ x ≦ 1; 0 ≦ y ≦ 1 =0 其他
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📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (五)

計算 Y 大於 1/3 的機率。

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面對含有未知常數的聯合機率分配題目,首先利用「全域雙重積分等於 1」的性質解出未知常數 C。接著,針對目標機率事件設定正確的積分上下界,求出 Y 的邊際機率密度函數或直接對聯合機率密度函數進行二重積分,即可求得答案。

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【解題思路】先由機率密度函數在定義域上積分為 1 的性質求出常數 C,再利用積分計算給定條件之機率。 【詳解】 已知聯合機率密度函數為 $f(x, y) = C(x+2y)$,其中 $0 \le x \le 1,, 0 \le y \le 1$。

小題 (一)

計算 C 值。

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看到求聯合機率分配的未知常數,首先應聯想到機率密度函數(p.d.f.)的總積分恆為 1 這一核心性質。運用二重積分對給定範圍內的 x 與 y 進行積分,並令其結果等於 1,即可解出未知常數 C。

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【解題思路】利用聯合機率密度函數的總機率為 1 之性質,透過二重積分求解常數 C。 【詳解】 已知:X 與 Y 的聯合機率密度函數為 $f(x, y) = C(x+2y)$,定義域為 $0 \le x \le 1, 0 \le y \le 1$。

小題 (二)

計算 X 的期望值。

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面對含有未知常數的聯合機率密度函數,首先須利用「全空間積分為 1」的性質求出未知常數 C。接著再利用期望值定義 E[X] = ∬ x·f(x,y) dy dx 進行雙重積分,即可計算出目標值。

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【解題思路】先利用聯合機率密度函數的總積分為 1 之性質求出常數 C,再透過期望值定義與雙重積分求取 X 的期望值。 【詳解】 已知聯合機率密度函數為:

小題 (三)

計算機率 P(X>0.5)。

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看到聯合機率密度函數帶有未知常數,首要步驟是利用『全空間雙重積分為1』的機率公理性質解出常數 C。接著要求單一變數的機率 P(X>0.5),可以先積分掉 Y 求出 X 的邊際機率密度函數 f_X(x),再對 X 的目標區間進行單變數積分,此作法最為嚴謹且不易出錯。

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【解題思路】先利用聯合機率密度函數全空間積分等於 1 的性質解出未知常數 C,接著求出 X 的邊際機率密度函數,再對給定的事件區間進行積分即可求得機率。 【詳解】 已知:二元機率密度函數 $f(x, y) = C(x+2y)$,其中 $0 \le x \le 1$ 且 $0 \le y \le 1$。

小題 (四)

計算 Y 的期望值。

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這題是二元連續隨機變數的經典題型。看到題目中含有未知常數 C 時,第一步必先利用「機率密度函數全區間積分為 1」的性質求出 C 值。接著,直接套用期望值的定義 $E(Y) = \iint y \cdot f(x,y) dx dy$ 進行雙重積分,即可順利得出結果。

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【解題思路】利用機率密度函數總體積為 1 的性質先求出未知常數 C,再利用二元隨機變數期望值的定義求出 E(Y)。 【詳解】 已知:X 與 Y 的二元機率密度函數為 $f(x, y)= C(x+2y), 0 \le x \le 1; 0 \le y \le 1$。

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