Дано: дискретная случайная величина (X) распределена по геометрическому закону с параметром (p = 0,6). Нужно найти математическое ожидание (E[X^2]).
Шаг 1: Напоминание о распределении и свойстве геометрического закона
- Геометрическое распределение задаётся как вероятность того, что первый успех случится на попытке № (k):
[
P(X = k) = (1 - p)^{k-1} p, \quad k = 1, 2, 3, \dots
]
- Математическое ожидание (E[X]):
[
E[X] = \frac{1}{p}
]
- Для вычисления (E[X^2]), можно воспользоваться формулой:
[
E[X^2] = Var(X) + [E[X]]^2
]
где (Var(X)) — дисперсия.
Шаг 2: Формулы для дисперсии (Var(X)) и (E[X]) для геометрического распределения
[
Var(X) = \frac{1 - p}{p^2}
]
[
E[X] = \frac{1}{p}
]
[
E[X^2] = Var(X) + [E[X]]^2 = \frac{1 - p}{p^2} + \left(\frac{1}{p}\right)^2
]
Шаг 3: Подставим значения и вычислим (E[X^2])
Для (p = 0,6):
[
E[X^2] = \frac{1 - 0,6}{(0,6)^2} + \frac{1}{(0,6)^2}
]
[
E[X^2] = \frac{0,4}{0,36} + \frac{1}{0,36}
]
Преобразуем каждое слагаемое:
[
\frac{0,4}{0,36} = \frac{0,4}{0,36}
]
Чтобы избавиться от десятичных дробей, переведём в дроби:
[
0,4 = \frac{4}{10} = \frac{2}{5}
]
[
0,36 = \frac{36}{100} = \frac{9}{25}
]
Теперь:
[
\frac{0,4}{0,36} = \frac{\frac{2}{5}}{\frac{9}{25}} = \frac{2}{5} \times \frac{25}{9} = \frac{2 \times 25}{5 \times 9} = \frac{50}{45} = \frac{10}{9}
]
Аналогично для второго слагаема:
[
\frac{1}{0,36} = \frac{1}{\frac{9}{25}}= \frac{25}{9}
]
Итак,
[
E[X^2] = \frac{10}{9} + \frac{25}{9} = \frac{10 + 25}{9} = \frac{35}{9}
]
Шаг 4: Итог
Найдённое значение (E[X^2]) — это несократимая дробь:
[
E[X^2] = \frac{35}{9}
]
Задача просит сумму числителя и знаменателя:
[
35 + 9 = \boxed{44}
]
Ответ:
44