Math Problem Statement

På en kurs i sannolikhetslära finns totalt 350 lärare och studerande. Anta att 0.26 procent av världens befolkning har en viss egenskap A, oberoende av om man går kursen eller inte, och att egenskap A

är jämnt utspridd bland världens befolkning.

a) Hur många av deltagarna på kursen förväntar man sig att ska ha egenskap A

?

b) Hur stor är variationen i antalet personer med A

på kurser av samma storlek, dvs. standardavvikelsen för antalet med A

?

Vilken är sannolikheten att det

c) inte finns en enda person på kursen som har egenskapen A

?

d) finns minst två personer på kursen med egenskapen A

?

Svar: Anta att talen i frågetexten är exakta och ge svaren med 3

gällande siffror. Använd punkt som decimaltecken.

Solution

Vi definierar den binomialfördelade stokastiska variabeln XX som antalet personer i kursen som har egenskapen AA. Eftersom varje individ oberoende har sannolikheten p=0.0026p = 0.0026 att ha egenskapen AA och det finns n=350n = 350 personer i kursen, har vi:

XBin(n=350,p=0.0026)X \sim \text{Bin}(n=350, p=0.0026)

(a) Förväntat antal personer med egenskapen AA

Medelvärdet för en binomialfördelning ges av:

E(X)=np=3500.0026E(X) = n \cdot p = 350 \cdot 0.0026

E(X)=0.91E(X) = 0.91

Så vi förväntar oss i genomsnitt 0.91 personer med egenskapen AA.


(b) Standardavvikelsen för antalet med AA

Standardavvikelsen ges av:

σX=np(1p)\sigma_X = \sqrt{n p (1 - p)}

σX=3500.0026(10.0026)\sigma_X = \sqrt{350 \cdot 0.0026 \cdot (1 - 0.0026)}

σX1.51\sigma_X \approx 1.51

Så standardavvikelsen är 1.51.


(c) Sannolikheten att ingen har egenskapen AA

Vi beräknar P(X=0)P(X = 0) med binomialfördelningens sannolikhetsfunktion:

P(X=0)=(3500)(0.0026)0(10.0026)350P(X = 0) = \binom{350}{0} (0.0026)^0 (1 - 0.0026)^{350}

P(X=0)=(10.0026)350P(X = 0) = (1 - 0.0026)^{350}

P(X=0)eE(X)=e0.91P(X = 0) \approx e^{-E(X)} = e^{-0.91}

P(X=0)0.403P(X = 0) \approx 0.403

Så sannolikheten att ingen har egenskapen AA är 0.403.


(d) Sannolikheten att minst två personer har egenskapen AA

Vi beräknar P(X2)P(X \geq 2) med komplementregeln:

P(X2)=1P(X=0)P(X=1)P(X \geq 2) = 1 - P(X = 0) - P(X = 1)

Redan beräknat: P(X=0)0.403P(X = 0) \approx 0.403.

Nu beräknar vi P(X=1)P(X = 1):

P(X=1)=(3501)(0.0026)1(10.0026)349P(X = 1) = \binom{350}{1} (0.0026)^1 (1 - 0.0026)^{349}

P(X=1)=3500.0026(10.0026)349P(X = 1) = 350 \cdot 0.0026 \cdot (1 - 0.0026)^{349}

P(X=1)0.371P(X = 1) \approx 0.371

P(X2)=10.4030.371=0.226P(X \geq 2) = 1 - 0.403 - 0.371 = 0.226

Så sannolikheten att minst två personer har egenskapen AA är 0.226.


Svar sammanfattat:

  • (a) Förväntat antal: 0.91
  • (b) Standardavvikelse: 1.51
  • (c) P(X=0)0.403P(X = 0) \approx 0.403
  • (d) P(X2)0.226P(X \geq 2) \approx 0.226

Vill du ha mer detaljer kring någon del? 😊


Vidare frågor att fundera på:

  1. Hur påverkas resultaten om kursen hade haft fler deltagare, säg 1000?
  2. Vad händer om sannolikheten för egenskapen AA var dubbelt så stor?
  3. Hur skulle man använda Poisson-approximation för denna typ av problem?
  4. Hur förändras sannolikheten i (c) om pp är ojämnt fördelat i befolkningen?
  5. Hur kan man tolka standardavvikelsen i verkliga sammanhang?

Tips: Vid små pp och stora nn kan binomialfördelningen approximeras med en Poissonfördelning, vilket ofta förenklar beräkningar! 😊

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Binomial distribution
Probability
Statistics

Formulas

E(X) = n * p
σ_X = √(n * p * (1 - p))
P(X = 0) = (1 - p)^n
P(X ≥ 2) = 1 - P(X = 0) - P(X = 1)

Theorems

Binomial distribution theorem

Suitable Grade Level

College level (Statistics)