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Use the normal approximation to the binomial to find the probabilities for the specific value(s) of \( X \) \( \begin{array}{l}\text { d. } n=10, p=0.5, X \geq 7 \\ \text { e. } n=20, p=0.7, X \leq 12 \\ \text { f. } n=50, p=0.6, X \leq 40\end{array} \)

Ask by Rodriguez Garza. in the United States
Feb 04,2025

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- **d.** The probability that \( X \geq 7 \) is approximately 17.1%. - **e.** The probability that \( X \leq 12 \) is approximately 23.3%. - **f.** The probability that \( X \leq 40 \) is approximately 99.88%.

Solución

To approximate the binomial probabilities using the normal approximation, follow these steps for each part: 1. **Calculate the mean (μ) and standard deviation (σ) of the binomial distribution:** - \( \mu = np \) - \( \sigma = \sqrt{np(1-p)} \) 2. **Apply the continuity correction:** - For \( P(X \geq k) \), use \( P(Y > k - 0.5) \) - For \( P(X \leq k) \), use \( P(Y < k + 0.5) \) 3. **Convert to the standard normal variable (Z):** - \( Z = \frac{Y - \mu}{\sigma} \) 4. **Use standard normal distribution tables or a calculator to find the probability.** Let's apply these steps to each problem: --- ### **Problem d. \( n = 10, p = 0.5, X \geq 7 \)** 1. **Calculate μ and σ:** - \( \mu = 10 \times 0.5 = 5 \) - \( \sigma = \sqrt{10 \times 0.5 \times 0.5} = \sqrt{2.5} \approx 1.5811 \) 2. **Apply continuity correction:** - \( P(X \geq 7) \approx P(Y > 6.5) \) 3. **Convert to Z-score:** - \( Z = \frac{6.5 - 5}{1.5811} \approx 0.9487 \) 4. **Find the probability:** - \( P(Z > 0.9487) = 1 - \Phi(0.9487) \approx 1 - 0.8289 = 0.1711 \) **Result:** \( P(X \geq 7) \approx 17.1\% \) --- ### **Problem e. \( n = 20, p = 0.7, X \leq 12 \)** 1. **Calculate μ and σ:** - \( \mu = 20 \times 0.7 = 14 \) - \( \sigma = \sqrt{20 \times 0.7 \times 0.3} = \sqrt{4.2} \approx 2.049 \) 2. **Apply continuity correction:** - \( P(X \leq 12) \approx P(Y < 12.5) \) 3. **Convert to Z-score:** - \( Z = \frac{12.5 - 14}{2.049} \approx -0.7317 \) 4. **Find the probability:** - \( P(Z < -0.7317) \approx 0.2327 \) **Result:** \( P(X \leq 12) \approx 23.3\% \) --- ### **Problem f. \( n = 50, p = 0.6, X \leq 40 \)** 1. **Calculate μ and σ:** - \( \mu = 50 \times 0.6 = 30 \) - \( \sigma = \sqrt{50 \times 0.6 \times 0.4} = \sqrt{12} \approx 3.4641 \) 2. **Apply continuity correction:** - \( P(X \leq 40) \approx P(Y < 40.5) \) 3. **Convert to Z-score:** - \( Z = \frac{40.5 - 30}{3.4641} \approx 3.035 \) 4. **Find the probability:** - \( P(Z < 3.035) \approx 0.9988 \) **Result:** \( P(X \leq 40) \approx 99.88\% \) --- **Summary of Results:** - **d.** \( P(X \geq 7) \approx 17.1\% \) - **e.** \( P(X \leq 12) \approx 23.3\% \) - **f.** \( P(X \leq 40) \approx 99.88\% \)

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Bonus Knowledge

To use the normal approximation to the binomial distribution, you can begin by calculating the mean (μ) and standard deviation (σ) for each case using the formulas: \[ \mu = np \quad \text{and} \quad \sigma = \sqrt{np(1-p)} \] For part d \( (n=10, p=0.5) \), you get: - \( \mu = 10 \times 0.5 = 5 \) - \( \sigma = \sqrt{10 \times 0.5 \times 0.5} = \sqrt{2.5} \approx 1.58 \) Next, you convert \( X \geq 7 \) using continuity correction to \( X \geq 6.5 \): - Z-score calculation: \( Z = \frac{6.5 - 5}{1.58} \approx 0.95 \) - Using Z-tables, \( P(Z \geq 0.95) \approx 0.1711 \). For part e \( (n=20, p=0.7) \): - \( \mu = 20 \times 0.7 = 14 \) - \( \sigma = \sqrt{20 \times 0.7 \times 0.3} \approx 2.45 \) - For \( X \leq 12 \), using continuity correction, convert to \( X \leq 12.5 \): - Z-score calculation: \( Z = \frac{12.5 - 14}{2.45} \approx -0.61 \) - Using Z-tables, \( P(Z \leq -0.61) \approx 0.2709 \). For part f \( (n=50, p=0.6) \): - \( \mu = 50 \times 0.6 = 30 \) - \( \sigma = \sqrt{50 \times 0.6 \times 0.4} \approx 3.46 \) - For \( X \leq 40 \), continuity correction gives \( X \leq 40.5 \): - Z-score calculation: \( Z = \frac{40.5 - 30}{3.46} \approx 3.03 \) - Using Z-tables, \( P(Z \leq 3.03) \approx 0.9987 \). So, the final probabilities are: - d. \( P(X \geq 7) \approx 0.1711 \) - e. \( P(X \leq 12) \approx 0.2709 \) - f. \( P(X \leq 40) \approx 0.9987 \)

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