一家工厂制造由安装在木质底座上的玻璃组成的镇纸。随机挑选的镇纸中玻璃的体积(以 cm3\text{cm}^3 为单位)服从均值为 56.5、标准差为 2.9 的正态分布。木质底座的体积(以 cm3\text{cm}^3 为单位)服从独立的正态分布,其均值为 38.4,标准差为 σ\sigma。 随机挑选的镇纸的总体积超过 100 cm3100\text{ cm}^3 的概率为 0.05。证明 σ\sigma 约为 1.10(保留3位有效数字)。

  1. (i)

    求在 20 个镇纸的随机样本中,每个镇纸的平均玻璃体积小于 57.1 cm357.1\text{ cm}^3 的概率。

  2. (ii)

    求随机挑选的两个镇纸的木质体积相差至少 0.07 cm30.07\text{ cm}^3 的概率。

  3. (iii)

    已知玻璃每 cm3\text{cm}^3 重 3.1 克,木头每 cm3\text{cm}^3 重 0.8 克。

    求随机挑选的镇纸总质量在 200 到 220 克之间的概率。

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的

完整解法

12(i)

1. State the distribution of the sample mean for the volume of glass.

Let GG be the volume of glass in a paperweight and Gˉ\bar{G} be the sample mean of 20 paperweights.
Since G∼N(56.5,2.92)G \sim \mathrm{N}(56.5, 2.9^2), the sample mean is exactly normally distributed:
Gˉ∼N(56.5,2.9220)\bar{G} \sim \mathrm{N}\left(56.5, \frac{2.9^2}{20}\right)

2. Calculate the probability that the sample mean is less than 57.1.

P(Gˉ<57.1)≈0.82259\mathrm{P}(\bar{G} < 57.1) \approx 0.82259

答案

0.823

12(ii)

1. Define the random variable for the difference in volume of wood between two paperweights and find its distribution.

Let W1W_1 and W2W_2 be the volumes of wood in two randomly chosen paperweights.
E(W1−W2)=38.4−38.4=0\mathrm{E}(W_1 - W_2) = 38.4 - 38.4 = 0
Var(W1−W2)=σ2+σ2=2(1.10)2=2.42\mathrm{Var}(W_1 - W_2) = \sigma^2 + \sigma^2 = 2(1.10)^2 = 2.42
∴W1−W2∼N(0,2.42)\therefore W_1 - W_2 \sim \mathrm{N}(0, 2.42)
(Note: Using the more precise unrounded value σ2≈1.2036\sigma^2 \approx 1.2036 from the previous part gives Var(W1−W2)≈2.407\mathrm{Var}(W_1 - W_2) \approx 2.407)

2. Formulate the required probability.

The probability that the volumes differ by at least 0.07 cm30.07\text{ cm}^3 is given by:
P(∣W1−W2∣≥0.07)=1−P(−0.07<W1−W2<0.07)\mathrm{P}(|W_1 - W_2| \ge 0.07) = 1 - \mathrm{P}(-0.07 < W_1 - W_2 < 0.07)

3. Calculate the probability using a graphing calculator.

Using a graphing calculator:
P(∣W1−W2∣≥0.07)=1−0.03590…\mathrm{P}(|W_1 - W_2| \ge 0.07) = 1 - 0.03590 \dots
=0.96410…= 0.96410 \dots
≈0.964 (to 3 s.f.)\approx 0.964 \text{ (to 3 s.f.)}

答案

0.9640.964

12(iii)

1. Formulate the random variable for the total mass of the paperweight.

Let GG be the volume of glass and WW be the volume of wood in a paperweight.
Let the total mass of the paperweight be MM.
Since mass is density multiplied by volume, we can express MM as a linear combination of GG and WW:
M=3.1G+0.8WM = 3.1G + 0.8W

2. Calculate the expected value of the total mass.

Since GG and WW are independent normally distributed variables, their linear combination MM is also normally distributed.
E(M)=3.1E(G)+0.8E(W)\mathrm{E}(M) = 3.1\mathrm{E}(G) + 0.8\mathrm{E}(W)
E(M)=3.1(56.5)+0.8(38.4)=175.15+30.72=205.87\mathrm{E}(M) = 3.1(56.5) + 0.8(38.4) = 175.15 + 30.72 = 205.87

3. Calculate the variance of the total mass.

Using the stated result σ=1.10\sigma = 1.10 from the problem stem:
Var(M)=3.12Var(G)+0.82Var(W)\mathrm{Var}(M) = 3.1^2\mathrm{Var}(G) + 0.8^2\mathrm{Var}(W)
Var(M)=3.12(2.92)+0.82(1.102)\mathrm{Var}(M) = 3.1^2(2.9^2) + 0.8^2(1.10^2)
Var(M)=9.61(8.41)+0.64(1.21)\mathrm{Var}(M) = 9.61(8.41) + 0.64(1.21)
Var(M)=80.8181+0.7744=81.5925\mathrm{Var}(M) = 80.8181 + 0.7744 = 81.5925

4. Calculate the probability that the total mass is between 200 and 220 grams.

We have M∼N(205.87,81.5925)M \sim \mathrm{N}(205.87, 81.5925).
We need to find P(200<M<220)\mathrm{P}(200 < M < 220).
Using a graphing calculator:
P(200<M<220)≈0.68326\mathrm{P}(200 < M < 220) \approx 0.68326
P(200<M<220)=0.683 (to 3 s.f.)\mathrm{P}(200 < M < 220) = 0.683 \text{ (to 3 s.f.)}

答案

0.6830.683

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1捕鱼公司 A 有两种类型的渔船:“标准型”渔船和“大型”渔船。在一次典型的捕鱼航行中,各渔船捕获的鱼量均呈正态分布,其均值和标准差如表所示。 捕鱼公司 B 与捕鱼公司 A 在同一海域作业。 然而,公司 B 拥有公司 A 两种渔船的改进版本:…
  2. 2每天有一班列车从 A 镇开往 B 镇,计划于 0800 时到达 B 镇。在运营的第一年中,它于 0700 时离开 A 镇,平均每 4 天晚点到达 B 镇一次。在第二年中,它于 0650 时离开 A 镇,平均每 20 天晚点一次。假设旅途时间…
  3. 3韩剧(Kdramas)在学生中非常流行,在闲暇时间吸引了他们的注意力。金老师(Mr. Kim)是一位高中数学老师,他想调查新加坡初级学院(JC)学生每天观看韩剧的平均时间。 为了获取 100 名初级学院学生的样本,他决定在自己的社交媒体上发…
  4. 4在本题中,你应该清晰地写出所使用的任何分布的相应参数值。 足球的直径服从均值为 22.0 cm、标准差为 0.3 cm 的正态分布,而篮球的直径服从均值为 μ\mu cm、标准差为 0.4 cm 的正态分布。 随机选取的篮球直径比随机选取…
  5. 5在训练中,一名士兵拆卸某类装备所需的时间(以秒为单位)是一个服从正态分布的连续随机变量 TT。TT 的标准差为 3.5,期望值为 35.1。在引入一套新的教学材料后,随机抽取了 nn 名士兵,发现这组士兵拆卸该装备的平均时间为 tˉ\bar{t}…