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Theory of Probability, HW4

 

Mostly from A first course in probability by Sheldon Ross.

 

You must justify all solutions.  Insufficient justifications will result in reduced credit or no credit.

1.  Let X represent the difference between the number of heads and the number of tails obtained when a coin is tossed n times. What are the possible values of X? For n = 3, if the coin is assumed fair, what are the probabilities associated with the values that X can take on?

2.  A salesman has scheduled two appointments to sell encyclopedias.   His first appointment will lead to a sale with probability 0 .3, and his second will lead independently to a sale with probability 0.6. Any sale made is equally likely to be either for the deluxe model, which costs $1000, or the standard model, which costs $500. Determine the probability mass function of X, the total dollar value of all sales.

3.  The National Basketball Association (NBA) draft lottery involves the 11 teams that had the worst won–lost records during the year.  A total of 66 balls are placed in an urn.   Each of these balls is inscribed with the name of a team: Eleven have the name of the team with the worst record, 10 have the name of the team with the secondworst record, 9 have the name of the team with the thirdworst record, and so on  (with 1 ball having the name of the team with the 11th-worst record).  A ball is then chosen at random, and the team whose name is on the ball is given the first pick in the draft of players about to enter the league. Another ball is then chosen, and if it “belongs” to a team different from the one that received the first draft pick, then the team to which it belongs receives the second draft pick. (If the ball belongs to the team receiving the first pick, then it is discarded and another one is chosen; this continues until the ball of another team is chosen.) Finally, another ball is chosen, and the team named on the ball (provided that it is different from the previous two teams) receives the third draft pick. The remaining draft picks 4 through 11 are then awarded to the 8 teams that did not “win the lottery,” in inverse order of their won–lost records.  For instance, if the team with the worst record did not receive any of the 3 lottery picks, then that team would receive the fourth draft pick.  Let X denote the draft pick of the team with the worst record.  Find the probability mass function of X .

4.  Four buses carrying 148 students from the same school arrive at a football sta- dium.  The buses carry, respectively, 40, 33, 25, and 50 students.  One of the students is randomly selected. Let X denote the number of students who were on the bus carrying the randomly selected student.  One of the 4 bus drivers is

also randomly selected. Let Y denote the number of students on her bus. (a) Which of E[X] or E[Y] do you think is larger? Why?

(b) Compute E[X] and E[Y].

5. If E[X] = 1 and Var(X) = 5, find (a) E[(3 - X)2];

(b) E(3 + 4X).

6. If X has distribution function F , what is the distribution function of eX ?

7.  Let X be a binomial random variable with parameters n and p. Show that 

 

8.  A person tosses a fair coin until a tail appears for the first time.  If the tail appears on the n-th flip, the person receives 2n dollars. Let X denote the player’s winnings.  Show that E X = + ∞.  This problem is known as the St.Petersburg paradox.

(a) Would you be willing to pay 106  dollars to play this game once?

(b) Would you be willing to pay 106  dollars for each game if you could play as long as you liked and only had to settle up when you stopped playing?

9.  Suppose VarX is well-defined. Find the minimal value of

and the value of c where the minimum is attained.