Question

Difficulty: HardMarkov Eşitsizliği

Bir kamu iktisadi teşebbüsünün (KİT) günlük net kârı, XX (milyon TL) rastgele değişkeni ile modellenmektedir. XX'in alabileceği en düşük değer, kurumun maksimum günlük zarar kapasitesi olan −5-5 milyon TL'dir (X≥−5X \ge -5).
Bu kurumun günlük beklenen kârının E[X]=15E[X] = 15 milyon TL olduğu bilinmektedir.

Buna göre, kurumun belirli bir günde en az 4545 milyon TL kâr elde etme olasılığına (P(X≥45)P(X \ge 45)) dair, Markov eşitsizliği kullanılarak bulunabilecek en kesin üst sınır aşağıdakilerden hangisidir?

  1. A
    14\frac{1}{4}
  2. B
    310\frac{3}{10}
  3. C
    13\frac{1}{3}
  4. 25\frac{2}{5}Answer
  5. E
    49\frac{4}{9}

Answer

Doğru cevap 25\frac{2}{5} değeridir. Markov eşitsizliğini uygulayabilmek için değişkenin negatif olmayan bir forma dönüştürülmesi (Y=X+5Y = X + 5) gerekir.
Markov eşitsizliği, yalnızca negatif olmayan rastgele değişkenler için geçerlidir. Soru metninde XX değişkeninin −5-5 değerini alabildiği belirtilmiştir, bu sebeple doğrudan Markov eşitsizliği uygulanamaz. En kesin üst sınırı bulmak için XX'i sıfır veya pozitif yapacak en küçük sabit olan 55 değeri eklenir. Y=X+5Y = X + 5 dönüşümü yapıldığında Y≥0Y \ge 0 güvence altına alınır. Yeni değişkenin beklenen değeri E[Y]=E[X]+5=15+5=20E[Y] = E[X] + 5 = 15 + 5 = 20 olarak hesaplanır. İstenen olasılık durumu olan P(X≥45)P(X \ge 45), eşdeğer olarak P(X+5≥45+5)  ⟹  P(Y≥50)P(X + 5 \ge 45 + 5) \implies P(Y \ge 50) biçimine dönüşür. Markov eşitsizliği kuralı gereği P(Y≥50)≤E[Y]50=2050=25P(Y \ge 50) \le \frac{E[Y]}{50} = \frac{20}{50} = \frac{2}{5} sonucuna ulaşılır. Herhangi farklı bir c>5c > 5 eklemesi yapılsaydı üst sınır oranı 15+c45+c\frac{15+c}{45+c} şeklinde artacak ve daha az kesin bir sınır verecekti.

Step-by-Step Solution

1
Markov eşitsizliğinin ön koşulunu değerlendirme.
X≥−5X \ge -5 olduğundan XX negatif değerler alabilir. Bu nedenle Markov eşitsizliği doğrudan XX üzerine uygulanamaz.
Teorem yalnızca X≥0X \ge 0 şartını sağlayan rastgele değişkenler için geçerlidir.
2
Değişkeni negatif olmayan bir forma dönüştürme.
Y=X+5Y = X + 5 dönüşümü yapılır. Bu durumda minimum değer −5+5=0-5 + 5 = 0 olacağından Y≥0Y \ge 0 şartı sağlanır.
Markov eşitsizliğini uygulayabilmek için değişkenin alabileceği tüm değerlerin sıfır veya pozitif olması gereklidir.
3
Yeni değişkenin beklenen değerini (E[Y]E[Y]) hesaplama.
Beklenen değerin doğrusallık özelliği gereği E[Y]=E[X+5]=E[X]+5=15+5=20E[Y] = E[X + 5] = E[X] + 5 = 15 + 5 = 20 milyon TL bulunur.
Eşitsizlik formülünde dönüştürülmüş değişkenin beklenen değerine ihtiyaç vardır.
4
İstenen olasılık ifadesini YY cinsinden yazma.
P(X≥45)P(X \ge 45) ifadesi, eşitsizliğin her iki tarafına 55 eklenerek P(X+5≥45+5)=P(Y≥50)P(X + 5 \ge 45 + 5) = P(Y \ge 50) şekline getirilir.
Markov eşitsizliği yeni oluşturulan YY değişkeninin belirli bir sınırı aşma olasılığını bulmak için kullanılacaktır.
5
Markov eşitsizliğini YY değişkenine uygulama.
P(Y≥50)≤E[Y]50=2050=25P(Y \ge 50) \le \frac{E[Y]}{50} = \frac{20}{50} = \frac{2}{5} üst sınırı elde edilir.
Negatif olmayan YY değişkeni için P(Y≥a)≤E[Y]aP(Y \ge a) \le \frac{E[Y]}{a} formülü kullanılarak en kesin sınıra ulaşılır.

Key Concept

Markov eşitsizliğinin uygulanabilmesi için rastgele değişkenin sadece negatif olmayan değerler alması gerektiği (X≥0X \ge 0) şartı ve uygun doğrusal dönüşüm teknikleri.
Rate this question