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Auf einer Dartscheibe mit Radius a bezeichne die Zufallsgrösse R den Abstand des Pfeiles zum Mittelpunkt der Scheibe. Ein Spieler glaubt, dass die Wahrscheinlichkeitsdichte von R

\( f(r)=c\left[1-\left(\frac{r}{a}\right)^{2}\right] \)

ist, also dass

\( \mathrm{P}\left[r_{1} \leq R \leq r_{2}\right]=c \int \limits_{r_{1}}^{r_{2}}\left[1-\left(\frac{r}{a}\right)^{2}\right] d r \)

gilt.

Wie wahrscheinlich ist es, dass sein Pfeil maximal den Abstand b zum Mittelpunkt hat?

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Aloha :)

Eine Wahrscheinlichkeitsdichte muss auf \(1\) normiert werden. Das nutzen wir, um die Konstante \(c\) zu berechnen:$$1\stackrel!=\int\limits_0^a f(r)dr=c\int\limits_0^a\left(1-\frac{r^2}{a^2}\right)dr=c\left[r-\frac{r^3}{3a^2}\right]_{r=0}^a=c\,\frac{2a}{3}\implies c=\frac{3}{2a}$$Beachte, dass die angenommene Wahrscheinlichkeitsdichte nur Sinn macht, wenn man davon ausgeht, dass die Scheibe sicher getroffen wird. Ansonsten wäre die obere Integrationgrenze nicht \(a\), sondern \(\infty\). Dafür würde das Integral aber nicht konvergieren. Die normierte Wahrscheinlichkeitsdichte lautet also:$$f(r)=\frac{3}{2a}\left(1-\frac{r^2}{a^2}\right)=\frac{3}{2a^3}(a^2-r^2)\quad;\quad r\in[0;a]$$

Die Wahrscheinlichkeit, dass der Pfeil maximal den Abstand \(b\in[0;a]\) vom Mittelpunkt hat, können wir nun wie folgt bestimmen:

$$p(r\le b)=\int\limits_0^b f(r)\,dr=\frac{3}{2a^3}\int\limits_0^b(a^2-r^2)\,dr=\frac{3}{2a^3}\left[a^2r-\frac{r^3}{3}\right]_{r=0}^b$$$$\phantom{p(r\le b)}=\frac{3}{2a^3}\left(a^2b-\frac{b^3}{3}\right)=\frac{3}{2}\,\frac{b}{a}-\frac{1}{2}\left(\frac{b}{a}\right)^3=\frac{b}{2a}\left(3-\frac{b^2}{a^2}\right)$$

Avatar von 152 k 🚀

Klingt gut ! He vielen Dank !

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