確率密度関数から期待値・標準偏差を求める(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 確率密度関数から期待値・標準偏差を求める(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
確率変数 $X$ のとる値の範囲が $0\leqq X\leqq 2$ で,その確率密度関数が $f(x)=\dfrac{3}{4}x(2-x)\ (0\leqq x\leqq 2)$ であるとき,$X$ の期待値,分散,標準偏差を求めよ.
\[ E(X)=\int_0^2 x\cdot\frac{3}{4}x(2-x)\,dx=\int_0^2\frac{3}{4}(2x^2-x^3)\,dx=\frac{3}{4}\left[\frac{2x^3}{3}-\frac{x^4}{4}\right]_0^2=\frac{3}{4}\left(\frac{16}{3}-4\right)=1 \]
(グラフが直線 $x=1$ に関して対称であることからもわかる.)
\[ E(X^2)=\int_0^2 x^2\cdot\frac{3}{4}x(2-x)\,dx=\int_0^2\frac{3}{4}(2x^3-x^4)\,dx=\frac{3}{4}\left[\frac{x^4}{2}-\frac{x^5}{5}\right]_0^2=\frac{3}{4}\left(8-\frac{32}{5}\right)=\frac{6}{5} \]
\[ V(X)=E(X^2)-\{E(X)\}^2=\frac{6}{5}-1^2=\frac{1}{5},\qquad \sigma(X)=\frac{1}{\sqrt{5}}=\frac{\sqrt{5}}{5} \]
よって,$X$ の期待値は $1$,分散は $\dfrac{1}{5}$,標準偏差は $\dfrac{\sqrt{5}}{5}$ である.
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