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ECMT5001: In-semester Exam (2022s2)

Time allowed: 1.5 hours

The total score of this exam is 40 marks.  Attempt all questions.  Correct all numerical answers to 2 decimal places.

1.  [Total:  15 marks] Bob was studying the tra¢ c áow on Sydney Harbour Bridge.  Let B and C denote, respectively, the number of buses and construction vehicles crossing the bridge in one minute.   Equipped with his expertise in buses, Bob decided to model B according to the Poisson distribution with mean 4.

(a)  [3 marks] What is the probability that more than two buses crossed the bridge in a minute?

(b)  [3 marks] Given that more than two buses crossed the bridge in a minute, what is

the probability that more than three buses crossed the bridge in a minute?

Upon further observation, Bob decided to model C according to the Poisson distrib- ution with mean 9. He assumed that the correlation between B and C is 0.6.           The toll company charges $5 for each bus and $20 for each construction vehicle cross- ing the bridge. Let R denote the total revenue generated from buses and construction vehicles in a minute.

(c)  [2 marks] Compute E(R).

(d)  [4 marks] Compute Var(R) [Hint:  it is true that Var(X) = E(X) if X is Poisson distributed.]

(e)  [3 marks] Explain to Bob why a Poisson model is a poor model to use in practice.

2.  [Total:   25  marks]  Carol has been closely watching the share price of a technology company called Blueberry Inc.   (with stock code BRRY). Let X  denote the change in share price (in number of ticks) in a second (i.e., X = 1 if there is an uptick, = 0 if there is no change, and = 一1 if there is a downtick).  Based on the historical behaviour of the

stock price, Carol modelled X according to the following probability density function:

     )  ........................(*)

(a)  [1 mark] Find E(X).

(b)  [2 marks] Compute Var(X).

(c)  [3 marks] Compute Cor(X;X2 ).

In an attempt to validate her model,  Carol computed the mean price changes of

BRRY over n randomly  chosen one-second  intervals.   Suppose the price  changes  X1;X2 ;:::;Xnare iid with the common distribution given by (*). Let n =  x Xi denote the mean price change (in ticks per second).

(d)  [2  marks] Using the result of part  (a), what is E(2 )?   Justify your answer by pointing out a property of 2 .  [Hint: no calculation is needed.]

(e)  [2 marks] Using the result of part (b), compute Var(2 ).

(f)  [5 marks] Obtain the probability density function of 2 .

In light of the symmetry of (*) around zero, Carol claimed that BRRY breaks even on average (i.e., the mean price change is zero).

(g)  [6 marks] Based on a given sample of 80 randomly chosen one-second intervals, there

was a mean price drop of 0.1 ticks (i.e., 80 = 一0:1). Test at the 5% signiÖcance level whether Carolís claim is correct.  Show all your steps.  A complete response should include:

i. setting up the null and alternative hypotheses;

ii. deÖning an appropriate test statistic;

iii. stating the distribution of your test statistic under the null hypothesis;

iv. computing the test statistic based on the sampled data;

v. making a decision using a correct method (e.g., critical value approach or p-value approach); and

vi. drawing a conclusion.

(h)  [4 marks] By enlarging her sample in part (g) so that n > 80, Carol still observed

a mean price drop of 0.1 ticks. Will your conclusion in part (g) remain valid or not? Explain your answer.