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Ordenar las estadísticas, qué estoy haciendo mal

Desde SOA muestra de 138:

Una máquina que consta de dos componentes, cuyas vidas tienen la función de densidad conjunta

$$f(x,y)= \begin{cases} {1\over50}, & \text{for }x>0,y>0,x+y<10 \\ 0, & \text{otherwise} \end{casos}$$

La máquina funciona hasta que ambos componentes falla. Calcular la espera el tiempo de funcionamiento de la máquina.

Sé que hay una manera más sencilla de resolver esto, pero me gustaría resolver utilizando estadísticas de orden. Esto es lo que tengo hasta ahora:

Si estoy entendiendo bien, necesito encontrar la probabilidad de $P(max(X,Y) \le k)=P(X \le k)P(Y \le k)$, y luego se diferencian para encontrar la densidad de $k$, y a partir de ahí encontrar el valor esperado de $k$.

Así que primero voy a encontrar la densidad marginal de $X$ e $Y$:

$$f(x) = \int_0^{10-x}{1\over50}dy$$ $$f(x) = {{10-x}\over50} $$

A continuación, $P(X \le k)$ es

$$P(X \le k) = \int_0^{k}{{10-x}\over50}dx $$ $$ = \left({10x\over50}-{x^2\over100}\right)\bigg|_0^k$$ $$ = \left({10k\over50}-{k^2\over100}\right)$$

Puedo hacer la misma cosa para $y$, lo $P(X \le k)P(Y \le k)$ es

$$\left({10k\over50}-{k^2\over100}\right)^2$$

$$={100k^2\over2500}-{20k^3\over5000}+{k^4\over10000}$$

Ahora voy a tomar la derivada para obtener $f(k)$

$${200k\over2500}-{60k^2\over5000}+{4k^3\over10000}$$

Y ahora puedo integrar el límite de $k$ conseguir $E(K)$

$$E(K)=\int_0^{10} k\left({200k\over2500}-{60k^2\over5000}+{4k^3\over10000}\right)dk$$

$$=\int_0^{10} {200k^2\over2500}-{60k^3\over5000}+{4k^4\over10000}dk$$

$$=\left( {200k^3\over7500}-{60k^4\over20000}+{4k^5\over50000}\right)\bigg|_0^{10}$$

$$=4.666$$

Sin embargo, la verdadera solución es $5$, ¿de dónde me salen mal?

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David K Puntos 19172

La ecuación $$P(\max(X,Y) \leq k)=P(X \leq k)P(Y \leq k)$$ sería cierto si $X$ e $Y$ eran independientes. Pero claramente no son independientes.

Hay varias formas para confirmar la dependencia entre las $X$ e $Y$, pero tal vez la más obvia es la elección de una no muy grande valor de $k$, calcular ambos lados de la ecuación, y comparar los resultados.

Por ejemplo, con $k=5$ obtenemos $P(\max(X,Y) \leq k) = \frac12$ pero $P(X \leq k) = P(Y \leq k) = \frac34$ y por lo tanto $P(X \leq k)P(Y \leq k) = \frac9{16}.$

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Tim Almond Puntos 1887

K David ha explicado la falacia, pero te derivan la respuesta que quería. Que <span class="math-container">$S$</span> denotan la región <span class="math-container">$f\ne 0$</span> ; que <span class="math-container">$S'$</span> denotan el subconjunto de <span class="math-container">$S$</span> <span class="math-container">$x\le y$</span>. Entonces<span class="math-container">$$\frac{1}{50}\intS\max{x,\,y}dxdy=\frac{1}{25}\int{S'}ydxdy=\frac{1}{25}\int_0^{10}y\min{y,\,10-y}dy\=\frac{1}{25}\left(\int_0^5y^2dy+\int_5^{10}(10y-y^2)dy\right)=5.$ $</span>

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