题目内容

18.某公司计划购买2台机器,该种机器使用三年后即被淘汰.机器有一易损零件,在购进机器时,可以额外购买这种零件作为备件,每个200元.在机器使用期间,如果备件不足再购买,则每个500元.现需决策在购买机器时应同时购买几个易损零件,为此搜集并整理了100台这种机器在三年使用期内更换的易损零件数,得如图柱状图:
以这100台机器更换的易损零件数的频率代替1台机器更换的易损零件数发生的概率,记X表示2台机器三年内共需更换的易损零件数,n表示购买2台机器的同时购买的易损零件数.
(Ⅰ)求X的分布列;
(Ⅱ)若要求P(X≤n)≥0.5,确定n的最小值;
(Ⅲ)以购买易损零件所需费用的期望值为决策依据,在n=19与n=20之中选其一,应选用哪个?

分析 (Ⅰ)由已知得X的可能取值为16,17,18,19,20,21,22,分别求出相应的概率,由此能求出X的分布列.
(Ⅱ)由X的分布列求出P(X≤18)=$\frac{11}{25}$,P(X≤19)=$\frac{17}{25}$.由此能确定满足P(X≤n)≥0.5中n的最小值.
(Ⅲ)法一:由X的分布列得P(X≤19)=$\frac{17}{25}$.求出买19个所需费用期望EX1和买20个所需费用期望EX2,由此能求出买19个更合适.
法二:解法二:购买零件所用费用含两部分,一部分为购买零件的费用,另一部分为备件不足时额外购买的费用,分别求出n=19时,费用的期望和当n=20时,费用的期望,从而得到买19个更合适.

解答 解:(Ⅰ)由已知得X的可能取值为16,17,18,19,20,21,22,
P(X=16)=($\frac{20}{100}$)2=$\frac{1}{25}$,
P(X=17)=$\frac{20}{100}×\frac{40}{100}×2=\frac{4}{25}$,
P(X=18)=($\frac{40}{100}$)2+2($\frac{20}{100}$)2=$\frac{6}{25}$,
P(X=19)=$2×\frac{40}{100}×\frac{20}{100}+2×(\frac{20}{100})^{2}$=$\frac{6}{25}$,
P(X=20)=$(\frac{20}{100})^{2}+2×\frac{40}{100}×\frac{20}{100}$=$\frac{5}{25}$=$\frac{1}{5}$,
P(X=21)=$2×(\frac{20}{100})^{2}$=$\frac{2}{25}$,
P(X=22)=$(\frac{20}{100})^{2}=\frac{1}{25}$,
∴X的分布列为:

 X 16 17 18 19 20 21 22
 P $\frac{1}{25}$ $\frac{4}{25}$ $\frac{6}{25}$ $\frac{6}{25}$ $\frac{1}{5}$ $\frac{2}{25}$ $\frac{1}{25}$
(Ⅱ)由(Ⅰ)知:
P(X≤18)=P(X=16)+P(X=17)+P(X=18)
=$\frac{1}{25}+\frac{4}{25}+\frac{6}{25}$=$\frac{11}{25}$.
P(X≤19)=P(X=16)+P(X=17)+P(X=18)+P(X=19)
=$\frac{1}{25}+\frac{4}{25}+\frac{6}{25}$+$\frac{6}{25}$=$\frac{17}{25}$.
∴P(X≤n)≥0.5中,n的最小值为19.
(Ⅲ)解法一:由(Ⅰ)得P(X≤19)=P(X=16)+P(X=17)+P(X=18)+P(X=19)
=$\frac{1}{25}+\frac{4}{25}+\frac{6}{25}$+$\frac{6}{25}$=$\frac{17}{25}$.
买19个所需费用期望:
EX1=200×$19×\frac{17}{25}$+(200×19+500)×$\frac{5}{25}$+(200×19+500×2)×$\frac{2}{25}$+(200×19+500×3)×$\frac{1}{25}$=4040,
买20个所需费用期望:
EX2=$200×20×\frac{22}{25}$+(200×20+500)×$\frac{2}{25}$+(200×20+2×500)×$\frac{1}{25}$=4080,
∵EX1<EX2,
∴买19个更合适.
解法二:购买零件所用费用含两部分,一部分为购买零件的费用,
另一部分为备件不足时额外购买的费用,
当n=19时,费用的期望为:19×200+500×0.2+1000×0.08+1500×0.04=4040,
当n=20时,费用的期望为:20×200+500×0.08+1000×0.4=4080,
∴买19个更合适.

点评 本题考查离散型随机变量的分布列和数学期望的求法及应用,是中档题,解题时要认真审题,注意相互独立事件概率乘法公式的合理运用.

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