質問<3243>
「「確率分布と確率密度関数」」
日付
質問者 ほし
\(\frac{2006}{6}\)/12


(1) 確率変数Xの確率分布が 
P(X=k)=\(\frac{k}{8}\) (k=1,2,3), P(X=4)=p であるとき
 ①定数pの値を求めよ。
 ②P(3≦X)の値を求めよ。
 ③Xの分布関数F(x)を求めよ。


(2) 確率変数Xの確率密度関数が 
p(x)=a(x+1) (-1≦x≦2) 
0  (x<-1or2<x) であるとき
 ①定数aの値を求めよ。
 ②P(0≦X≦3)の値を求めよ。
 ③Xの分布関数F(x)を求めよ。

★完全解答希望★

お便り
日付 2006/6/12
回答者 亀田馬志


>(1) 確率変数Xの確率分布が 
P(X=k)=\(\frac{k}{8}\) (k=1,2,3), P(X=4)=p であるとき
 ①定数pの値を求めよ。

って事は

x=1の時P(1)=\(\frac{1}{8}\)
x=2の時P(2)=\(\frac{2}{8}\)
x=3の時P(3)=\(\frac{3}{8}\)
x=4の時P(4)=?

と言う事です。
ところで、確率分布の定義として、

P(1)+P(2)+P(3)+P(4)=1

が約束事です。よって

\(\frac{1}{8}\)+\(\frac{2}{8}\)+\(\frac{3}{8}\)+P(4)=1

が満たされて無いといけません。

∴P(4)=p=\(\frac{1}{4}\)

にしかなり得ません(x≧5とかx≦0の場合はどうなるのか、とか思うかもしれませんが、
問題文に明記されていない以上、“定義されてない”と考えた方がイイでしょう)。

>②P(3≦X)の値を求めよ。

P(3)+P(4)を計算すれば終了です。

∴\(\frac{3}{8}\)+\(\frac{2}{8}\)=\(\frac{5}{8}\)

>③Xの分布関数F(x)を求めよ。

分布関数の定義は知ってますか?

x=1の時F(1)=\(\frac{1}{8}\)
x=2の時F(2)=\(\frac{1}{8}\)+\(\frac{2}{8}\)=\(\frac{3}{8}\)
x=3の時F(3)=\(\frac{1}{8}\)+\(\frac{2}{8}\)+\(\frac{3}{8}\)=\(\frac{6}{8}\)
x=4の時F(4)=\(\frac{1}{8}\)+\(\frac{2}{8}\)+\(\frac{3}{8}\)+\(\frac{2}{8}\)=1

と言った離散型の関数になります。

>(2) 確率変数Xの確率密度関数が 
p(x)=a(x+1) (-1≦x≦2) 
0  (x<-1or2<x) であるとき
 ①定数aの値を求めよ。

これも発想は(1)と同じです。
違うのは(1)は離散型の関数、(2)は連続型の関数である、と言う部分です。
一般に、離散型の分布の場合、

Σp=1 (Σは全てについての和)

と言う約束事がありますが、連続型の場合、同様に

∫pdx=1 (積分は全てについての和)

と言う約束事があります。
ゆえに(2)に於いても、

∫a(x+1)dx=1 (積分区間は-1~2)

と言う約束事が成り立たなければなりません。
これを計算すると、

a=\(\frac{2}{9}\)

が答えとなります。

>②P(0≦X≦3)の値を求めよ。

∫pdx (積分区間は0~3)

を計算すればイイです。
気をつけなければならないのは、

  p(x)=a(x+1) (-1≦x≦2) 
0  (x<-1or2<x)

なので、

∫\(\frac{2}{9}\)*(x+1)dx+∫0dx

で計算する事です。初項の積分範囲は0~2、第2項は2~3です。
計算結果は\(\frac{8}{9}\)となります。

>③Xの分布関数F(x)を求めよ。

分布関数の定義に従って、

F(x)=0 (x<-1)
F(x)=\(\frac{1}{9}\)*\(x^{2}\)+\(\frac{2}{9}\)*x (-1≦x≦2)
F(x)=1 (2<x)

です。
以上です。