一个骰子是有偏差的,且已知掷出六点的概率 pp 小于 16\frac{1}{6}。一项实验记录了投掷该骰子 25 次中出现六点的次数。在大量实验中,出现六点次数的标准差为 1.5。

  1. 证明 pp 的值为 110\frac{1}{10}。由此求在某次特定实验中,记录到的六点次数至少为 6 次但少于 10 次的概率。

  2. 现在将该有偏差的骰子投掷 40 次。求最可能得到的六点次数。

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完整解法

7[0]

1. Set up the equation for the variance of the binomial distribution.

Let XX be the number of sixes in 25 throws. We have X∼B(25,p)X \sim \mathrm{B}(25, p).
The standard deviation is 1.51.5, so the variance is 1.52=2.251.5^2 = 2.25.
np(1−p)=Var(X)n p (1 - p) = \mathrm{Var}(X)
25p(1−p)=2.2525 p (1 - p) = 2.25

2. Solve the quadratic equation to show $p = \frac{1}{10}$.

p−p2=2.2525=0.09p - p^2 = \frac{2.25}{25} = 0.09
p2−p+0.09=0p^2 - p + 0.09 = 0
(p−0.1)(p−0.9)=0(p - 0.1)(p - 0.9) = 0
So p=0.1p = 0.1 or p=0.9p = 0.9.
Since we are given that p<16p < \frac{1}{6}, we reject p=0.9p = 0.9.
Thus, p=0.1=110p = 0.1 = \frac{1}{10} (shown).

3. Formulate the required probability expression.

We want to find the probability that at least 6 but fewer than 10 sixes are recorded. This corresponds to P(6≤X<10)\mathrm{P}(6 \le X < 10).
Since XX is discrete, this is equivalent to P(6≤X≤9)\mathrm{P}(6 \le X \le 9).

4. Evaluate the probability using a graphing calculator.

Using a graphing calculator,
P(6≤X≤9)=P(X≤9)−P(X≤5)\mathrm{P}(6 \le X \le 9) = \mathrm{P}(X \le 9) - \mathrm{P}(X \le 5)
P(6≤X≤9)≈0.99992−0.96660\mathrm{P}(6 \le X \le 9) \approx 0.99992 - 0.96660
P(6≤X≤9)=0.0333 (to 3 s.f.)\mathrm{P}(6 \le X \le 9) = 0.0333 \text{ (to 3 s.f.)}

答案

0.03330.0333 (3 s.f.)

7[1]

1. Define the new binomial random variable and state its distribution.

From the previous part, the probability of throwing a six is p=110=0.1p = \frac{1}{10} = 0.1.
Let YY be the number of sixes obtained in 40 throws.
Y∼B(40,0.1)Y \sim \text{B}(40, 0.1)

2. Identify the most likely number of sixes by comparing probabilities around the mean.

The expected number of sixes is E(Y)=np=40×0.1=4\text{E}(Y) = np = 40 \times 0.1 = 4.
We use a graphing calculator to compare the probabilities P(Y=y)P(Y = y) for integers around the mean:

  • P(Y=3)≈0.2003P(Y = 3) \approx 0.2003
  • P(Y=4)≈0.2059P(Y = 4) \approx 0.2059
  • P(Y=5)≈0.1647P(Y = 5) \approx 0.1647

Since P(Y=4)P(Y = 4) is the highest, the most likely number of sixes obtained is 4.

答案

4

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