Конечно! Рассмотрим задачу пошагово.
Задача:
Нам дана случайная величина \(X\) — число попаданий в мишень при трёх выстрелах, при этом вероятность попадания при одном выстреле равна \(p = \frac{2}{3}\). Нужно составить закон распределения \(X\), найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение.
Шаг 1: Определение вида распределения
Поскольку:
- есть фиксированное число испытаний (3 выстрела),
- каждое испытание — независимое,
- вероятность попадания в мишень при каждом выстреле — одинаковая (\(p\)),
- исход — успех или неудача,
Это классическая задача по распределению биномиальной случайной величины.
Закон:
\[
X \sim \text{Биномиальное}(n=3, p=\frac{2}{3})
\]
Шаг 2: Закон распределения
Для биномиальной случайной величины \(X\), которая принимает значения \(x=0,1,2,3\):
\[ P(X=x) = {n \choose x} p^x (1-p)^{n - x} \]
Подставим значения:
\[ P(X=x) = {3 \choose x} \left(\frac{2}{3}\right)^x \left(\frac{1}{3}\right)^{3-x} \]
Рассчитаем по каждому возможному \(x\):
Для \(x=0\):
\[ P(0) = {3 \choose 0} \left(\frac{2}{3}\right)^0 \left(\frac{1}{3}\right)^3 = 1 \cdot 1 \cdot \frac{1}{27} = \frac{1}{27} \]
Для \(x=1\):
\[ P(1) = {3 \choose 1} \left(\frac{2}{3}\right)^1 \left(\frac{1}{3}\right)^2 = 3 \cdot \frac{2}{3} \cdot \frac{1}{9} = 3 \cdot \frac{2}{3} \cdot \frac{1}{9} = 2 \cdot \frac{1}{9} = \frac{2}{9} \]
Для \(x=2\):
\[ P(2) = {3 \choose 2} \left(\frac{2}{3}\right)^2 \left(\frac{1}{3}\right)^1 = 3 \cdot \frac{4}{9} \cdot \frac{1}{3} = 3 \cdot \frac{4}{9} \cdot \frac{1}{3} = 3 \cdot \frac{4}{27} = \frac{12}{27} = \frac{4}{9} \]
Для \(x=3\):
\[ P(3) = {3 \choose 3} \left(\frac{2}{3}\right)^3 \left(\frac{1}{3}\right)^0 = 1 \cdot \frac{8}{27} \cdot 1 = \frac{8}{27} \]
Итоговая таблица вероятностей:
| \(x\) | \(P(X=x)\) | вычисление |
|---|---|---|
| 0 | \(\frac{1}{27}\) | \({3 \choose 0} \cdots = \frac{1}{27}\) |
| 1 | \(\frac{2}{9} = \frac{6}{27}\) | \({3 \choose 1} \cdots = \frac{6}{27}\) |
| 2 | \(\frac{4}{9} = \frac{12}{27}\) | \({3 \choose 2} \cdots \) |
| 3 | \(\frac{8}{27}\) | \({3 \choose 3} \cdots = \frac{8}{27}\) |
Проверка: сумма вероятностей равна 1:
\[ \frac{1}{27} + \frac{6}{27} + \frac{12}{27} + \frac{8}{27} = \frac{1+6+12+8}{27} = \frac{27}{27} = 1 \]
Все верно.
Шаг 3: Математическое ожидание, дисперсия и среднее квадратическое отклонение
Математическое ожидание (\(E[X]\)):
Для биномиального распределения:
\[ E[X] = n p = 3 \times \frac{2}{3} = 2 \]
Дисперсия (\(D[X]\)):
\[ D[X] = n p (1 - p) = 3 \times \frac{2}{3} \times \frac{1}{3} = 3 \times \frac{2}{3} \times \frac{1}{3} = 2 \times \frac{1}{3} = \frac{2}{3} \]
Среднее квадратическое отклонение (\(\sigma\)):
\[ \sigma = \sqrt{D[X]} = \sqrt{\frac{2}{3}} \approx 0,8165 \]
Итог:
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Закон распределения \(P(X=x)\) | \(P(0)=\frac{1}{27}\), \(P(1)=\frac{6}{27}\), \(P(2)=\frac{12}{27}\), \(P(3)=\frac{8}{27}\) |
| Математическое ожидание \(E[X]\) | 2 |
| Дисперсия \(D[X]\) | \(\frac{2}{3} \approx 0,6667\) |
| Среднее квадратическое отклонение \(\sigma\) | \(\sqrt{\frac{2}{3}} \approx 0,8165\) |
Если потребуется более подробное объяснение или расчет, пожалуйста, скажите!