Questions: aを正の実数とする。確率変数Xのとる値xの範囲が0 ≤ x ≤ 3であり,その確率密度関数f(x)が
f(x)=
2 a x (0 ≤ x ≤ 1)
-a x+3 a (1 ≤ x ≤ 3)
で定められるとする。
(1) 直線y=2 a xと直線y=-a x+3 aの交点の座標は
ソ a)
であり、直線y=-a x+3 aとx軸の交点の座標は
, 0)
である。
(2) 直線y=2 a xと直線y=-a x+3 a, およびx軸で囲まれた図形の面積はチaである。また,f(x)は0 ≤ x ≤ 3で定義された確率密度関数であるか5, 千a=ツ - すなわちa=である。
(3) P(0.5 ≤ X ≤ 2)=テである。
Transcript text: $a$ を正の実数とする。確率変数 $X$ のとる値 $x$ の範囲が $0 \leqq x \leqq 3$ であり,その確率密度関数 $f(x)$ が
\[
f(x)=\left\{\begin{array}{ll}
2 a x & (0 \leqq x \leqq 1) \\
-a x+3 a & (1 \leqq x \leqq 3)
\end{array}\right.
\]
で定められるとする。
(1) 直線 $y=2 a x$ と直線 $y=-a x+3 a$ の交点の座標は
$\qquad$ ソ $a$ )
であり、直線 $y=-a x+3 a$ と $x$ 軸の交点の座標は
$\square$ , 0$)$
である。
(2) 直線 $y=2 a x$ と直線 $y=-a x+3 a$, および $x$ 軸で囲まれた図形の面積は チ $a$ である。また, $f(x)$ は $0 \leqq x \leqq 3$ で定義された確率密度関数であるか5, $\square$千 $a=$ $\square$ ツ $\square$ - すなわち $a=$ で ある。
(3) $P(0.5 \leqq X \leqq 2)=$ $\square$ テ である。
Solution
Solution Steps
Solution Approach
To find the intersection of the lines \( y = 2ax \) and \( y = -ax + 3a \), set the equations equal to each other and solve for \( x \). For the intersection of \( y = -ax + 3a \) with the x-axis, set \( y = 0 \) and solve for \( x \).
To find the area enclosed by the lines and the x-axis, calculate the definite integrals of the functions over their respective intervals and sum the areas. Ensure that the total area under the probability density function \( f(x) \) over the interval \([0, 3]\) is 1 to confirm it is a valid probability density function, and solve for \( a \).
To find \( P(0.5 \leqq X \leqq 2) \), integrate the probability density function \( f(x) \) from 0.5 to 2.
Step 1: 直線の交点の計算
直線 \( y = 2ax \) と \( y = -ax + 3a \) の交点を求めるために、次の方程式を解きます。
\[
2ax = -ax + 3a
\]
これを解くと、交点の \( x \) 座標は \( x = 1 \) となり、対応する \( y \) 座標は \( y = 2a \) です。
また、直線 \( y = -ax + 3a \) と \( x \) 軸の交点を求めるために、次の方程式を解きます。
\[
0 = -ax + 3a
\]
これを解くと、交点の \( x \) 座標は \( x = 3 \) となります。
Step 2: 囲まれた図形の面積の計算
直線 \( y = 2ax \) と \( y = -ax + 3a \)、および \( x \) 軸で囲まれた図形の面積を求めます。
まず、\( y = 2ax \) の下の面積を計算します。
\[
\text{面積1} = \int_0^1 2ax \, dx = a
\]