计划在某水库建一座至多安装3台发电机的水电站.过去50年的水文资料显示,水库年入流量X(年入流量:一年内上游来水与库区降水之和,单位:亿立方米)都在40以上.其中,不足80的年份有10年,不低于80且不超过120的年份有35年,超过120的年份有5年.将年入流量在以上三段的频率作为相应段的概率,并假设各年的年入流量相互独立.
(1)求未来4年中,至多有1年的年入流量超过120的概率;
(2)水电站希望安装的发电机尽可能运行,但每年发电机最多可运行台数受年入流量X限制,并有如下关系:
年入流量X | 40<X<80 | 80≤X≤120 | X>120 |
发电机最多可运行台数 | 1 | 2 | 3 |
若某台发电机运行,则该台年利润为5 000万元;若某台发电机未运行,则该台年亏损800万元.欲使水电站年总利润的均值达到最大,应安装发电机多少台.
解 (1)依题意,p1=P(40<X<80)=
=0.2,
p2=P(80≤X≤120)=
=0.7,
p3=P(X>120)=
=0.1.
由二项分布,在未来4年中至多有1年的年入流量超过120的概率为】
(2)记水电站年总利润为Y(单位:万元).
①安装1台发电机的情形.
由于水库年入流量总大于40,故1台发电机运行的概率为1,对应的年利润Y=5 000,E(Y)=5 000×1=5 000.
②安装2台发电机的情形.
依题意,当40<X<80时,1台发电机运行,此时Y=5 000-800=4 200,因此P(Y=4 200)=P(40<X<80)=p1=0.2;
当X≥80时,2台发电机运行,此时Y=5 000×2=10 000,因此P(Y=10 000)=P(X≥80)=p2+p3=0.8;由此得Y的分布列如下:
所以,E(Y)=4 200×0.2+10 000×0.8=8 840.
③安装3台发电机的情形.
依题意,当40<X<80时,1台发电机运行,此时Y=5 000-1 600=3 400,因此P(Y=3 400)=P(40<X<80)=p1=0.2;当80≤X≤120时,2台发电机运行,此时Y=5 000×2-800=9 200,因此P(Y=9 200)=P(80≤X≤120)=p2=0.7;当X>120时,3台发电机运行,此时Y=5 000×3=15 000,因此P(Y=15 000)=P(X>120)=p3=0.1,由此得Y的分布列如下
Y | 3 400 | 9 200 | 15 000 |
P | 0.2 | 0.7 | 0.1 |
所以,E(Y)=3 400×0.2+9 200×0.7+15 000×0.1=8 620.
综上,欲使水电站年总利润的均值达到最大,应安装发电机2台.