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学生教师

例 2.4.8

medium一级题目发布者: ai-batch

题干

例 2.4.8 为保证设备正常工作,需要配备一些维修工。如果各台设备发生故障是相互独立的,且每台设备发生故障的概率都是 0.01。试在以下各种情况下,求设备发生故障而不能及时修理的概率:

(1)1 名维修工负责 20 台设备;

(2)3 名维修工负责 90 台设备;

(3)10 名维修工负责 500 台设备。

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解析

(1)以 X1X_1X1​ 表示 20 台设备中同时发生故障的台数,则 X1∼b(20,0.01)X_1 \sim b(20, 0.01)X1​∼b(20,0.01)。用参数为 λ=np=20×0.01=0.2\lambda = np = 20 \times 0.01 = 0.2λ=np=20×0.01=0.2 的泊松分布作近似计算,得所求概率为

P(X1>1)≈1−∑k=010.2kk!e−0.2=1−0.982=0.018.P(X_1 > 1) \approx 1 - \sum_{k=0}^{1} \frac{0.2^k}{k!} \mathrm{e}^{-0.2} = 1 - 0.982 = 0.018.P(X1​>1)≈1−k=0∑1​k!0.2k​e−0.2=1−0.982=0.018.

(2)以 X2X_2X2​ 表示 90 台设备中同时发生故障的台数,则 X2∼b(90,0.01)X_2 \sim b(90, 0.01)X2​∼b(90,0.01)。用参数为 λ=np=90×0.01=0.9\lambda = np = 90 \times 0.01 = 0.9λ=np=90×0.01=0.9 的泊松分布作近似计算,得所求概率为

P(X2>3)≈1−∑k=030.9kk!e−0.9=1−0.987=0.013.P(X_2 > 3) \approx 1 - \sum_{k=0}^{3} \frac{0.9^k}{k!} \mathrm{e}^{-0.9} = 1 - 0.987 = 0.013.P(X2​>3)≈1−k=0∑3​k!0.9k​e−0.9=1−0.987=0.013.

注意,此种情况下,不但所求概率比(1)中有所降低,而且 3 名维修工负责 90 台设备相当于每个维修工负责 30 台设备,工作效率是(1)中的 1.5 倍。

(3)以 X3X_3X3​ 表示 500 台设备中同时发生故障的台数,则 X3∼b(500,0.01)X_3 \sim b(500, 0.01)X3​∼b(500,0.01)。用参数为 λ=np=500×0.01=5\lambda = np = 500 \times 0.01 = 5λ=np=500×0.01=5 的泊松分布作近似计算,得所求概率为

P(X3>10)≈1−∑k=0105kk!e−5=1−0.986=0.014.P(X_3 > 10) \approx 1 - \sum_{k=0}^{10} \frac{5^k}{k!} \mathrm{e}^{-5} = 1 - 0.986 = 0.014.P(X3​>10)≈1−k=0∑10​k!5k​e−5=1−0.986=0.014.

注意,此种情况下所求概率与(2)中基本上一样,而 10 名维修工负责 500 台设备相当于每个维修工负责 50 台设备,工作效率是(2)中的 1.67 倍,是(1)中的 2.5 倍。

由此可知:若干维修工共同负责大量设备的维修,将提高工作的效率。

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