Очень нужна помощь, пожалуйста
Как найти среднее квадратичное отклонение случайной величины Х, если плотность распределения задана формулой f(x) = 5e^(-5x) при х ≥ 0?
МатематикаКолледжСтатистика и теории вероятностейсреднее квадратичное отклонениеслучайная величинаплотность распределенияформула f(x)математика 12 класс
Чтобы найти среднее квадратичное отклонение случайной величины X, нужно следовать нескольким шагам. Среднее квадратичное отклонение определяется как корень из дисперсии. Дисперсия, в свою очередь, вычисляется с использованием интегралов. Давайте разберем процесс по шагам.
Шаг 1: Найдем математическое ожидание (E(X))Математическое ожидание для непрерывной случайной величины определяется как:
E(X) = ∫ x * f(x) dx
В нашем случае:
f(x) = 5e^(-5x) при x ≥ 0.
Таким образом, мы можем записать:
E(X) = ∫ (x * 5e^(-5x)) dx от 0 до ∞.
Для вычисления этого интеграла используем метод интегрирования по частям:
Теперь применяем формулу интегрирования по частям:
∫ u dv = uv - ∫ v du.
Подставляем:
E(X) = [-xe^(-5x)] от 0 до ∞ + ∫ e^(-5x) dx от 0 до ∞.
Первый член равен 0, так как при x = ∞, e^(-5x) стремится к 0, а при x = 0, x = 0. Второй интеграл равен:
∫ e^(-5x) dx = -1/5 * e^(-5x) от 0 до ∞ = 1/5.
Таким образом, E(X) = 0 + 1/5 = 1/25.
Шаг 2: Найдем E(X^2)Теперь нам нужно найти E(X^2),используя аналогичную формулу:
E(X^2) = ∫ x^2 * f(x) dx = ∫ (x^2 * 5e^(-5x)) dx от 0 до ∞.
Для этого интеграла также используем метод интегрирования по частям дважды или воспользуемся известной формулой для интеграла:
∫ x^n * e^(-ax) dx = n!/a^(n+1) для n = 2 и a = 5.
Тогда:
E(X^2) = 2!/5^3 = 2/125.
Шаг 3: Вычисляем дисперсию (D(X))Дисперсия определяется как:
D(X) = E(X^2) - (E(X))^2.
Подставляем значения:
D(X) = 2/125 - (1/25)^2 = 2/125 - 1/625 = 10/625 - 1/625 = 9/625.
Шаг 4: Находим среднее квадратичное отклонение (σ)Среднее квадратичное отклонение (σ) – это корень из дисперсии:
σ = √D(X) = √(9/625) = 3/25.
Таким образом, среднее квадратичное отклонение случайной величины X равно 3/25.