Chapter 6

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Chapter 6 – Discrete Probability Distributions 6.1. Discrete Probability Distributions

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Example 1:  Toss  a  fair  coin three times. Let X be the number  of  heads. Write down the probability distribution of X.

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       Example 2: At a raffle, 1500 tickets are sold at $2 each for four prizes  of $500, $250, $150, and $75. You buy one ticket. Let X be the value of  your gain. Write down the probability distribution of X.

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Mean (or Expected Value) of a (discrete) random  variable Given a discrete probability distribution X                              x1       x 2            …       x    … ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ P ( X = x )                     p1       p 2            ...       p    … n

i

n

Then the mean, denoted by E(X), is                               xi p i               E ( X ) = ∑ i

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Example 3: Roll a fair die. Let X be the number rolled. Then X           P(X) 1            1/6 2            1/6 3            1/6 4            1/6 5            1/6 6            1/6 Find the mean E(X).

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Example 4:  Roll a fair die. Let X be the number rolled. Then X           P(X) 1            1/6 2            1/6 3            1/6 4            1/6 5            1/6 6            1/6 Find the variance  σ 2 (or Var(X)) and standard deviation  σ  of X.

Note:   We are not interested in showing the use of the formula, since  you can use a CASIO calculator to compute them. Session 7

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For instance, we can put the distribution in a calculator, and treat it as a weighted  data. Then we can find out mean and standard deviation.

LIST 1          LIST 2 1                 1/6 2                 1/6 3                 1/6 4                 1/6 5                 1/6 6                 1/6 XLIST:  LIST 1     Freq:  LIST 2

Expected value Decision Making  Example 5.7  (Page 232 on the text)     Session 7

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A fast food company plans to install a new ice­cream dispensing unit in  one of two store locations. The company figures that the probability of a  unit being successful in location A is ¾ and the annual profit in this case is  $150,000. If it is not successful, there will be losses of $80,000. At location  B the probability of succeeding is ½, and the potential profit and loss are  $240,000 and $48,000, respectively. a) Where should the company locate to maximize the expected profit?

b) Which location is less risky, i.e., has the lower relative variability?

Example 7: B. F. Retread, a tire manufacturer, wants to select one of  the   feasible   designs   for   a   new   longer   wearing   radial   tire.   The  manufacturing cost of each type of tire is shown below.  Tire Design

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Fixed Cost per year

Variable Cost  per tire Page 11

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A

$60,000

 $30

B

 $90,000

 $20

C

$120,000

 $15

There are 3 possible levels of annual demand: 5,000 tires, 7,000 tires and  11,000 tires. The respective probabilities are 0.2, 0.4 and 0.4. The selling  prices   for   A,   B   and   C   will   be   $85,   $65   and   $75,   respectively. Question 1 Based on expected profit, which design should be  produced? (a) C      (b) B     (c) A     (d)  A or B      (e)   B  or  C

Question 2 What is the expected profit for the design B? a. $372,000         b. $279,000   c.  $313,500      d. $391,000         e. None of these

Example 8: If we roll a fair die 3 times, find out the probability that we  will roll a number “1” exactly 2 times. Solution.  If we use a triple (a, b, c) to denote an outcome of such  experiment,   then  it   means   that   we  roll  a  die  three   times,   and  we  roll  numbers a, b and c at the first, second and third times, respectively. So,  the sample space is  S={(1,1,1), (1,1,2), (1,1,3), (1,1,4), (1,1,5), (1,1,6),      (1,2,1), (1,2,2), (1,2,3), (1,2,4), (1,2,5), (1,2,6), Session 7

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     (1,3,1), (1,3,2), (1,3,3), (1,3,4), (1,3,5), (1,3,6),      (1,4,1), (1,4,2), (1,4,3), (1,4,4), (1,4,5), (1,4,6),      (1,5,1), (1,5,2), (1,5,3), (1,5,4), (1,5,5), (1,5,6),      (1,6,1), (1,6,2), (1,6,3), (1,6,4), (1,6,5), (1,6,6),      (2,1,1), (2,1,2), (2,1,3), (2,1,4), (2,1,5), (2,1,6),      (2,2,1), (2,2,2), (2,2,3), (2,2,4), (2,2,5), (2,2,6),      ………      (2,6,1), (2,6,2), (2,6,3), (2,6,4), (2,6,5), (2,6,6),      (3,1,1), (3,1,2), (3,1,3), (3,1,4), (3,1,5), (3,1,6),      ………      (3,6,1), (3,6,2), (3,6,3), (3,6,4), (3,6,5), (3,6,6),      (4,1,1), (4,1,2), (4,1,3), (4,1,4), (4,1,5), (4,1,6),      ………      (4,6,1), (4,6,2), (4,6,3), (4,6,4), (4,6,5), (4,6,6),      (5,1,1), (5,1,2), (5,1,3), (5,1,4), (5,1,5), (5,1,6),      ………      (5,6,1), (5,6,2), (5,6,3), (5,6,4), (5,6,5), (5,6,6),      (6,1,1), (6,1,2), (6,1,3), (6,1,4), (6,1,5), (6,1,6),      ………      (6,6,1), (6,6,2), (6,6,3), (6,6,4), (6,6,5), (6,6,6)} So,   the   probability   that   we   will   roll   a   number   2   exactly   2   times   is  15/216=5/72  6.2.  Binomial     Distributions     James Bernoulli  (Swiss Mathematician)

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NOTE:  In the text,  π  is used instead of p. Session 7

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Example 9.   Twenty­six percent of couples who plan to marry this year  are planning destination weddings. In a random sample of 12 couples who  plan to marry, find the probability that a. Exactly 6 couples will have a destination wedding.

b. At least 6 couples will have a destination wedding.

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c. Fewer than 5 couples will have a destination wedding.

 Calculator Lesson 3 (Page 282): How to use Calculator to      compute the binomial probabilities?            Step 1:  Use STAT mode Step 2:  Use the F6 key to get the following menu                [GRPH ]      [CALC ]      [TEST ]      [ INTR ]      [ DIST ]       [>>]                   F1        F2         F3         F4       F5         F6 Step 3:  Use the F5 key to get the following menu              [ NORM ]      [t ]       [CHI ]       [ F ]       [ BINM ]       [>>]                F1       F2      F3       F4       F5          F6 Step 4:  Use the F5 key to get the following menu               [ Bpd ]         [ Bcd ]      [ InvB]                F1         F2       F3        Step 5:  Use the F1 or F2 to get the following display               [ Bpd ]         [ Bcd ]      [ InvB ]                F1         F2       F3       Note: Bpd(k, n, p)=P(X=k)           Bcd(k, n,p)=P(X