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17概率与统计★★★☆☆
近年来,某市为促进生活垃圾的分类处理,将生活垃圾分为厨余垃圾,可回收物和其他垃圾三类,并分别设置了相应的垃圾箱. 为调查居民生活垃圾分类投放情况,现随机抽取了该市三类垃圾箱中总计 1000 吨1000\text{ 吨} 生活垃圾,数据统计如下(单位:吨):
“厨余垃圾”箱“可回收物”箱“其他垃圾”箱
可回收物3024030
其他垃圾202060
(1) 试估计厨余垃圾投放正确的概率; (2) 试估计生活垃圾投放错误的概率; (3) 假设厨余垃圾在“厨余垃圾”箱,“可回收物”箱,“其他垃圾”箱的投放量分别为 aa,bb,cc,其中 a>0a > 0,a+b+c=600a + b + c = 600. 当数据 aa,bb,cc 的方差 s2s^2 最大时,写出 aa,bb,cc 的值(结论不要求证明),并求此时 s2s^2 的值.
(注:s2=1n[(x1−x‾)2+(x2−x‾)2+⋯+(xn−x‾)2]s^2 = \frac{1}{n}\left[(x_1 - \overline{x})^2 + (x_2 - \overline{x})^2 + \cdots + (x_n - \overline{x})^2\right],其中 x‾\overline{x} 为 x1x_1,x2x_2,⋯\cdots,xnx_n 的平均数)
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 三类厨余垃圾共 400+100+100=600400+100+100=600 吨,其中正确投放到“厨余垃圾”箱的有 400400 吨,所以估计正确投放的概率为 400600=23\dfrac{400}{600}=\dfrac{2}{3}.
\item 投放错误的垃圾量是所有非对角线数据之和,即 100+100+30+30+20+20=300100+100+30+30+20+20=300 吨. 因而估计生活垃圾投放错误的概率为 3001000=310\dfrac{300}{1000}=\dfrac{3}{10}.
\item 由于 aa,bb,cc 是投放量,bb,c⩾0c\geqslant0. 它们的平均数为 xˉ=a+b+c3=200\bar{x}=\dfrac{a+b+c}{3}=200,所以
s2=13[(a−200)2+(b−200)2+(c−200)2]=a2+b2+c2−1200003s^2=\frac{1}{3}\left[(a-200)^2+(b-200)^2+(c-200)^2\right] =\frac{a^2+b^2+c^2-120000}{3}
在 aa,bb,c⩾0c\geqslant0 且 a+b+c=600a+b+c=600 时, a2+b2+c2⩽(a+b+c)2=360000a^2+b^2+c^2\leqslant(a+b+c)^2=360000,等号当且仅当其中两个数为零. 结合 a>0a>0,方差最大时 a=600a=600,b=c=0b=c=0,并且 s2=360000−1200003=80000s^2=\dfrac{360000-120000}{3}=80000. \end{enumerate} \end{solution}

2012 · 北京 · 文 · 第 17 题 · 解答题

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