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题目

3.在n重贝努利试验中,若已知每次试验事件A的概率为0.75,试利用切比雪夫不等式估计n,使A出现的频率在0.74至0.76之间的概率不小于0.90.

3.在n重贝努利试验中,若已知每次试验事件A的概率为0.75,试利用切比雪夫不等式估计n,使A出现的频率在0.74至0.76之间的概率不小于0.90.

题目解答

答案

设事件 $ A $ 在 $ n $ 次试验中发生的次数为 $ X $,则 $ X \sim B(n, 0.75) $。频率 $ \frac{X}{n} $ 的期望为 $ 0.75 $,方差为 $ \frac{0.75 \times 0.25}{n} = \frac{0.1875}{n} $。 由切比雪夫不等式, \[ P\left( \left| \frac{X}{n} - 0.75 \right| \leq 0.01 \right) \geq 1 - \frac{0.1875}{n \times 0.01^2} = 1 - \frac{1875}{n}. \] 令 $ 1 - \frac{1875}{n} \geq 0.9 $,解得 $ n \geq 18750 $。 **答案:** $\boxed{18750}$

解析

考查要点:本题主要考查切比雪夫不等式的应用,涉及二项分布的期望与方差计算,以及如何通过不等式求解最小试验次数$n$。

解题核心思路:

  1. 明确目标:将频率$\frac{X}{n}$的波动范围转化为切比雪夫不等式的适用形式。
  2. 计算期望与方差:确定二项分布$X \sim B(n, 0.75)$的期望$E(X)$和方差$D(X)$,进而得到$\frac{X}{n}$的方差。
  3. 应用切比雪夫不等式:将题目中的概率要求转化为关于$n$的不等式,解出满足条件的最小$n$。

破题关键点:

  • 正确识别随机变量:频率$\frac{X}{n}$的期望为$0.75$,方差为$\frac{0.75 \times 0.25}{n}$。
  • 不等式变形:通过切比雪夫不等式建立关于$n$的不等式,最终解出$n \geq 18750$。

设事件$A$在$n$次试验中发生的次数为$X$,则$X \sim B(n, 0.75)$。频率$\frac{X}{n}$的期望为:
$E\left(\frac{X}{n}\right) = 0.75$
方差为:
$D\left(\frac{X}{n}\right) = \frac{0.75 \times 0.25}{n} = \frac{0.1875}{n}$

根据切比雪夫不等式:
$P\left( \left| \frac{X}{n} - 0.75 \right| \leq 0.01 \right) \geq 1 - \frac{D\left(\frac{X}{n}\right)}{(0.01)^2} = 1 - \frac{0.1875}{n \times 0.0001} = 1 - \frac{1875}{n}$

题目要求概率不小于$0.90$,即:
$1 - \frac{1875}{n} \geq 0.90$

解得:
$\frac{1875}{n} \leq 0.10 \quad \Rightarrow \quad n \geq \frac{1875}{0.10} = 18750$

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