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108 台灣大學微積分(C) 第 3 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

108學年度 · 108台大微積分C · 第 3 題

題目

3. The probability density function of an exponential distribution is f(x)=3e−3xf(x)=3e^{-3x} if x≥0x\ge 0, f(x)=0f(x)=0 if x<0x<0. Find the expected value E(x)=?E(x)=?

解答

解法一

思路

展開

期望值由 E(X)=∫−∞∞xf(x) dxE(X)=\int_{-\infty}^{\infty}x f(x)\,\mathrm{d}x 定義。密度函數在負半軸為零,因此只需積分 [0,∞)[0,\infty)。

答題過程

展開 E(X)= ∫0∞3xe−3x dx= [−xe−3x]0∞+∫0∞e−3x dx= 0+13.\begin{align*} E(X) =&\,\int_0^\infty 3xe^{-3x}\,\mathrm{d}x\\[4mm] =&\,\Big[-xe^{-3x}\Big]_0^\infty +\int_0^\infty e^{-3x}\,\mathrm{d}x\\[4mm] =&\,0+\frac13. \end{align*}

故期望值為 13\boxed{\frac13}。