Давайте решим задачу по шагам и подробно объясним каждый этап.
Задача:
Устройство состоит из 3 взаимно независимых деталей. Вероятность отказа каждой детали в одном опыте равна 0,1. Нужно найти закон распределения числа отказавших деталей в одном опыте.
1. Обозначения и условия задачи:
- Количество деталей: \( n = 3 \)
- Вероятность отказа каждой детали: \( p = 0.1 \)
- Вероятность исправной детали: \( q = 1 - p = 0.9 \)
Детали взаимно независимы.
2. Что нужно найти:
Закон распределения числа отказавших деталей \( X \), где \( X \) — число отказавших деталей за один опыт.
То есть:
\[ P(X = k) \quad \text{для} \quad k=0,1,2,3 \]
3. Анализ по случаям:
Если отказало 0 деталей:
Все детали были исправны:
\[ P(X=0) = P(\text{Все исправны}) = q^3 = (0.9)^3 \]Если отказало 1 деталь:
Одна из трех деталей отказала, остальные исправны.
Количество способов выбрать отказавшую деталь: 3.
Вероятность для каждого варианта: \( p \times q^2 \).
Итого:
\[ P(X=1) = C_3^1 \times p \times q^2 = 3 \times 0.1 \times (0.9)^2 \]Если отказало 2 детали:
Две детали отказали, одна исправна.
Количество вариантов: \( C_3^2 = 3 \).
Вероятность каждого варианта: \( p^2 \times q \).
Итого:
\[ P(X=2) = C_3^2 \times p^2 \times q = 3 \times (0.1)^2 \times 0.9 \]Если отказали все 3 детали:
Все отказали:
\[ P(X=3) = p^3 = (0.1)^3 \]
4. Итоговые формулы:
\[ \boxed{ \begin{aligned} P(X=0) &= (0.9)^3 \\ P(X=1) &= 3 \times 0.1 \times (0.9)^2 \\ P(X=2) &= 3 \times (0.1)^2 \times 0.9 \\ P(X=3) &= (0.1)^3 \\ \end{aligned} } \]
5. Вычисления численных значений:
\[ \begin{aligned} P(X=0) &= 0.9^3 = 0.729 \\ P(X=1) &= 3 \times 0.1 \times 0.9^2 = 3 \times 0.1 \times 0.81 = 3 \times 0.081 = 0.243 \\ P(X=2) &= 3 \times 0.01 \times 0.9 = 3 \times 0.009 = 0.027 \\ P(X=3) &= 0.001 \\ \end{aligned} \]
Проверка: сумма вероятностей должна равняться 1:
\[ 0.729 + 0.243 + 0.027 + 0.001 = 1.000 \]
Итог:
Закон распределения числа отказавших деталей:
\[
\boxed{
\begin{aligned}
P(X=0) &= 0.729 \\
P(X=1) &= 0.243 \\
P(X=2) &= 0.027 \\
P(X=3) &= 0.001 \\
\end{aligned}
}
\]
Если нужно, я могу помочь с графиком или дальнейшим анализом.