4. Základní typy rozdělení pravděpodobnosti náhodné veličiny - příklady

Úlohy k samostatnému řešení
Diskrétní náhodná veličina
4.1.V zásilce 100 výrobků je 80 výrobků 1. jakosti a 20 výrobků 2. jakosti. Vybíráme třikrát po jednom výrobku a výrobek vždy vracíme zpět. Určete pravděpodobnost, že všechny vybrané výrobky budou 1. jakosti.
4.2.Dlouhodobým pozorováním stavu vody v řece byla určena pravděpodobnost jarní povodně na . Určete E(X) a D(X) počtu povodní v nejbližších 100 letech.
4.3.Při výstupní kontrole se z každých 100ks výrobků vybírá 30. Určete střední hodnotu a rozptyl počtu nekvalitních výrobků mezi těmito 30 kusy, je-li zmetkovitost výroby 2 %.
4.4.Za jasných letních nocí můžeme v průměru každých 10 minut vidět "padat hvězdu". Jaká je pravděpodobnost, že během 15 minut uvidíme dvě "padající hvězdy"?
4.5.Ke 400 šroubům M10 bylo omylem přimícháno 100 šroubů M8.
a)  Jaké bude rozdělení pravděpodobnosti, že při náhodném výběru 5 šroubů bude m = 0, 1, 2, ..., 5 šroubů správného rozměru?
b)  Pro montáž přístroje potřebuje pracovník 4 šrouby rozměru M10. Jaká je pravděpodobnost, že mezi vybranými 5 šrouby budou alespoň 4 s požadovanými vlastnostmi?
4.6.V dodávce 80 polotovarů je 8 (tj. 10 %) vadných. Náhodně vybereme (najednou, tj. "bez vracení") 5 kusů polotovarů k další kompletaci. Jaká je pravděpodobnost, že mezi vybranými prvky bude maximálně jeden vadný? (řešení v excelu)
4.7.Ke kontrole v továrně je připraveno 100 výrobků. Z nich se náhodně vybírá 20 kusů. Určete střední hodnotu a rozptyl počtu zmetků ve vybraných dvaceti výrobcích, víme-li, že zmetkovitost výroby je 3 %.
4.8.Při výrobě aluminiových odlitků byla zkoumána bublinatost na vymezené ploše odlitků. Zkoumání bylo provedeno na souboru 250 odlitků, u nichž bylo zjištěno celkem 340 bublin. Vyjádřete rozdělení pravděpodobnosti počtu bublin na jednom odlitku.
4.9.Televizor má za 10 000 hodin chodu v průměru 10 poruch. Určete pravděpodobnost poruchy za 200 hodin chodu.
4.10.Ve skladišti závodu je 5 000 výrobků stejného typu. Pravděpodobnost toho, že daný výrobek nevydrží kontrolní zapojení, je 0,1 %. Najděte pravděpodobnost, že z výrobků na skladě více než dva nevydrží kontrolní zapojení.
4.11.Průměrný počet poruch elektronické aparatury za 10 000 hodin provozu je 10. Určete pravděpodobnost poruchy aparatury za 100 hodin práce.
4.12.Aparatura obsahuje 2 000 stejně spolehlivých součástek, u nichž je pravděpodobnost poruchy p = 0,0005. Jaká je pravděpodobnost poruchy aparatury, která přestane pracovat i při poruše jediné součástky?
4.13.Pravděpodobnost toho, že výrobek nevydrží zátěž, je 0,001. Najděte pravděpodobnost toho, že z 5 000 výrobků více než jeden nevydrží zatížení. Srovnejte výsledky získané pomocí rozložení binomického a Poissonova.
4.14.Najděte pravděpodobnost toho, že mezi 200 výrobky se vyskytnou více než tři zmetky, když v průměru je zmetkovitost výroby těchto výrobků 1 %.
4.15.Korektura 500 stránek obsahuje 500 nalezených tiskových chyb. Najděte pravděpodobnost toho, že na stránce jsou nejméně tři chyby.


Spojitá náhodná veličina
4.16.Trolejbusy odjíždějí ze zastávky v 10 min. intervalech. Cestující může přijít na zastávku v libovolném okamžiku. Určete E(x) a D(x) doby čekání na odjezd trolejbusu.
4.17.Náhodná veličina má hustotu pravděpodobnosti:
.
Určete její střední hodnotu a rozptyl.
4.18.Na trase mezi kolejemi VŠB v Ostravě-Porubě a magistrátem v centru Ostravy délky 10,5 km napočítali cestáři 86 děr v silnici.
a)  Jaká je pravděpodobnost, že narazíme na díru v silnici při ujetí úseku délky 100 m na této trase?
b)  Jakou vzdálenost je třeba na této trase ujet, aby pravděpodobnost, že narazíme na díru v silnici byla 99%?
4.19.Náhodná veličina X má rozdělení N(0, 1). Určete:
a) P(X < 2,31)
b) P(X < -1,1)
c) P(-0,41 < X < 2,92)
4.20.Náhodná veličina X má rozdělení N(2, 9). Určete:
a) P(X < 5)
b) P(X < -1)
c) P(0 < X < 2,33)
4.21.Náhodná veličina má rozdělení pravděpodobnosti: a) N(0, 1)
b) N(0, 4)
c) N(1, 4)
Určete v případě a) P(|X| < 0,7); b), c) P(X < -0,5). Sestrojte graf f(x), F(x) a vypočtené pravděpodobnosti znázorněte.
4.22.Jaká je pravděpodobnost, že náhodná veličina X, která má rozdělení N(10, 9), nabude hodnoty
a) menší než 16,
b) větší než 10,
c) v mezích od 7 do 22?
4.23.Jaká je pravděpodobnost, že při 100 hodech mincí padne lev aspoň čtyřicetkrát a maximálně padesátkrát?
4.24.Basketbalista dá koš s pravdepodobností 0,6. Jaká je pravdepodobnost, že pri 60 hodech bude úspešný aspon tricetkrát a nejvýše ctyricetkrát?
4.25.IQ je standardní škála, která má v populaci normální rozdělení N(100, 225). Jaká je pravděpodobnost, že hodnota IQ náhodně vybraného jedince bude
a)  nižší než 95?
b)  v rozsahu 110 - 120?
c)  vyšší než 130?
4.26.Ve strojírenském závodě se vyrábějí určité součástky, jejichž rozměry mají nahodilé odchylky řídící se normálním zákonem rozložení se směrodatnou odchylkou 4 mm. Výrobky s odchylkou menší než 5 mm se zařazují do vyšší jakostní třídy. Určete střední hodnotu počtu výrobků zařazených do vyšší jakostní třídy z daných 4000 výrobků.
4.27.Měření je zatíženo chybou -0,3 cm. Náhodné chyby měření mají normální rozdělení pravděpodobnosti se směrodatnou odchylkou s = 0,5 cm. Jaká je pravděpodobnost, že chyba měření nepřekročí v absolutní hodnotě trojnásobek směrodatné odchylky?
4.28.Váha v uhelných skladech váží s chybou 30 kg, přičemž snižuje váhu. Náhodné chyby mají normální rozdělení pravděpodobnosti se s = 100kg. Jaká je pravděpodobnost, že chyba zjištěné váhy nepřekročí v absolutní hodnotě 90kg?
4.29.Kolik procent hodnot náhodné veličiny X s rozdělením N(0, 1) leží mimo interval (-2, 2)?
4.30.Jakou je nutno stanovit toleranci, aby pravděpodobnost, že průměr pískového zrna překročí toleranční hranici, byla maximálně 0,45326, jestliže odchylky od středu tolerance (v 10-2 mm) mají normální rozdělení N(0, 144).

Výsledky úloh k samostatnému řešení
4.1.0,512
4.2.26,6; 19,5
4.3.0,6; 0,416
4.4.0,251
4.5.p(x) = Cx(400).C5 - x(100)/C5(500)
4.6.0,92437, hypergeometrické rozložení
4.7.X ~ H(100,3,20); p(x) = Cx(3).C20-x(100-3)/C20(100), E(X) = 0,6; D(X) = 0,470
4.8.λ = 340/250 =1,4, Poissonovo rozložení
4.9.λ = (10 / 10 000)*200 = 0,2, Poissonovo rozložení, p(x ≠0) = 0,181269
4.10.X ~ Bi(5000;0,001), případně X ~ Po(5); p ≈ 0,875
4.11.1 - e-0,1 = 0,095
4.12.1 - e-1 ≈ 0.63
4.13.,
4.14.,
4.15.
4.16.5; 25/3
4.17.10; 100
4.18.0,56; 562,26 m
4.19.0,98956; 0,13567; 0,65735
4.20.0,84134; 0,15866; 0,29130
4.21.0,51608; 0,40129; 0,22663
4.22.a) 0,97725, b) 0,5, c) 0,84131
4.23.0,47725
4.24.0,84
4.25.a)  0,3694, b)  0,1613, c)  0,0228
4.26.3154,8 ≈ 3155
4.27.0,99164
4.28.0,61068
4.29.4,55
4.30.9.10-2