AktuNotes
← Kembali
CF2 · Pembahasan

CF2 Periode Desember 2022

CF2 Periode Desember 2022

No. 1

Diketahui ada enam pasang suami istri. Dari keenam pasang suami istri tersebut akan dipilih enam orang secara acak.

Tentukan banyaknya cara untuk memilih enam orang tersebut sehingga tidak terdapat pasangan suami istri.

a. 66
b. 6464
c. 9494
d. 544544
e. 720720

Jawaban No. 1

(b). 6464

FieldIsi
Topik CF2Topik 1 — Dasar-Dasar Probabilitas
Sub-topik1.3 Metode Enumerasi
DifficultyMedium
Prerequisite1.2 Aksioma dan Perhitungan Probabilitas
Connected Topics1.5 Kejadian Independen
ReferensiMiller Bab 2; Hogg-Tanis-Zimm Bab 1.2–1.4
Rumus

Untuk memilih dari pasangan tanpa boleh sepasang:

Dari setiap pasang, pilih tepat satu orang (suami atau istri) → 22 cara per pasang.

Karena ada 66 pasang dan kita memilih 66 orang (tepat satu dari setiap pasang):

Banyak cara=26=64\text{Banyak cara} = 2^6 = 64

Diketahui:

  • Total 66 pasang suami istri (1212 orang)

  • Dipilih 66 orang secara acak

  • Syarat: tidak ada pasangan suami istri yang keduanya terpilih

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Identifikasi Struktur Masalah

Ada 66 pasang suami istri. Kita memilih 66 orang dari 1212 orang sedemikian sehingga tidak ada pasangan yang keduanya terpilih.

Jika tidak boleh ada pasangan yang keduanya terpilih, dan kita memilih 66 orang dari 66 pasang, maka dari setiap pasang tepat satu orang yang harus dipilih (karena memilih 66 dari 66 pasang tanpa pasangan lengkap berarti tepat satu per pasang).

Langkah 2: Hitung Banyak Cara

Untuk setiap pasang ii (i=1,2,,6i = 1, 2, \ldots, 6), kita memiliki 22 pilihan: suami atau istri.

Karena pilihan tiap pasang independen satu sama lain:

Banyak cara=2×2×2×2×2×26 pasang=26=64\text{Banyak cara} = \underbrace{2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2}_{6 \text{ pasang}} = 2^6 = 64

Hasil Akhir: (b). 6464

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menggunakan (126)\binom{12}{6} tanpa memperhatikan syarat “tidak ada pasangan” — ini menghitung semua cara memilih 6 dari 12 tanpa batasan.
  • Menggunakan 6!=7206! = 720 — ini menghitung permutasi, bukan kombinasi dengan batasan pasangan.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Tidak menyadari bahwa memilih 6 dari 6 pasang (tanpa pasangan lengkap) otomatis berarti satu orang per pasang, sehingga hasilnya bukan kombinasi kompleks melainkan 262^6.
Red Flags
  • Jika soal menyebut “pasangan” dan “tidak boleh berpasangan” → cek apakah jumlah yang dipilih = jumlah pasang (kalau ya, maka tepat satu per pasang → 2n2^n).
  • Jawaban 720=6!720 = 6! adalah jebakan yang sering muncul karena angkanya eksplisit ada di pilihan.

No. 2

Misalkan AA dan BB merupakan kejadian dimana P[AB]=1P[A \cup B] = 1.

Tentukan nilai dari P[AB]P[A' \cup B'].

a. 00
b. P[A]+P[B]P[A]P[B]P[A'] + P[B'] - P[A']P[B']
c. P[A]+P[B]P[A'] + P[B']
d. P[A]+P[B]1P[A'] + P[B'] - 1
e. 11

Jawaban No. 2

(c). P[A]+P[B]P[A'] + P[B']

FieldIsi
Topik CF2Topik 1 — Dasar-Dasar Probabilitas
Sub-topik1.2 Aksioma dan Perhitungan Probabilitas
DifficultyMedium
Prerequisite1.1 Eksperimen Acak dan Ruang Sampel
Connected Topics1.5 Kejadian Independen
ReferensiMiller Bab 2; Hogg-Tanis-Zimm Bab 1.1–1.3
Rumus

Hukum De Morgan:

(AB)=AB(A \cup B)' = A' \cap B'

Inklusi-Eksklusi:

P[AB]=P[A]+P[B]P[AB]P[A' \cup B'] = P[A'] + P[B'] - P[A' \cap B']

Komplemen:

P[A]=1P[A],P[AB]=1P[AB]P[A'] = 1 - P[A], \quad P[A' \cap B'] = 1 - P[A \cup B]

Diketahui:

  • P[AB]=1P[A \cup B] = 1
  • Target: P[AB]P[A' \cup B']

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Gunakan Hukum De Morgan untuk menemukan P[AB]P[A' \cap B']

Berdasarkan Hukum De Morgan:

P[AB]=P[(AB)]=1P[AB]=11=0P[A' \cap B'] = P[(A \cup B)'] = 1 - P[A \cup B] = 1 - 1 = 0

Langkah 2: Terapkan Inklusi-Eksklusi pada P[AB]P[A' \cup B']

P[AB]=P[A]+P[B]P[AB]P[A' \cup B'] = P[A'] + P[B'] - P[A' \cap B'] =P[A]+P[B]0= P[A'] + P[B'] - 0 =P[A]+P[B]= P[A'] + P[B']

Hasil Akhir: (c). P[A]+P[B]P[A'] + P[B']

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mengacaukan De Morgan: (AB)=AB(A \cup B)' = A' \cap B' (bukan ABA' \cup B'). Perhatikan: union menjadi intersection dan sebaliknya saat dikomplemen.
  • Mengasumsikan AA dan BB independen (pilihan b) tanpa dasar — soal tidak menyatakan independensi.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Menyimpulkan P[AB]=1P[A' \cup B'] = 1 langsung karena P[AB]=1P[A \cup B] = 1 — ini keliru; komplemen dari union \neq union dari komplemen.
Red Flags
  • Jika soal menyebut P[AB]=1P[A \cup B] = 1 → segera hitung P[AB]=0P[A' \cap B'] = 0 via De Morgan.
  • Jika jawaban melibatkan perkalian P[A]P[B]P[A']P[B'] → hanya valid jika AA' dan BB' independen.

No. 3

Sebuah lotere diadakan setiap minggu, dimana lotere tersebut berharga 11 dan hadiah lotere tersebut sebesar 1010. Probabilitas untuk menang lotere tersebut sebesar 130\dfrac{1}{30}. Andi memutuskan untuk membeli 11 tiket lotere setiap minggu sampai dia menang, dimana pada saat itu dia akan berhenti.

Tentukan ekspektasi keuntungan yang didapatkan Andi dari pembelian lotere-lotere tersebut.

a. 20-20
b. 15-15
c. 10-10
d. 5-5
e. 00

Jawaban No. 3

(a). 20-20

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.5 Distribusi Diskrit Umum
DifficultyMedium
Prerequisite2.1 Variabel Acak Diskrit
Connected Topics2.3 Fungsi Pembangkit
ReferensiMiller Bab 5 (Distribusi Geometrik); Hogg-Tanis-Zimm Bab 3.1
Rumus

Distribusi Geometrik: XGeom(p)X \sim \text{Geom}(p) memodelkan jumlah percobaan hingga sukses pertama.

E[X]=1pE[X] = \frac{1}{p}

Keuntungan bersih per skenario: hadiah dikurangi total biaya tiket.

Diketahui:

  • Harga tiket per minggu: 11

  • Hadiah: 1010

  • Probabilitas menang: p=130p = \dfrac{1}{30}

  • Andi berhenti setelah menang → jumlah tiket dibeli =XGeom ⁣(130)= X \sim \text{Geom}\!\left(\tfrac{1}{30}\right)

  • Target: E[Keuntungan]E[\text{Keuntungan}]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Definisikan Variabel

Misalkan XX = jumlah minggu (tiket) yang dibeli sampai menang.

XGeom(p)X \sim \text{Geom}(p) dengan p=130p = \dfrac{1}{30}, sehingga:

E[X]=1p=11/30=30E[X] = \frac{1}{p} = \frac{1}{1/30} = 30

Langkah 2: Rumuskan Keuntungan Bersih

Andi menang tepat sekali (pada tiket ke-XX) sehingga:

  • Total pengeluaran: X×1=XX \times 1 = X
  • Total pemasukan: 1010 (sekali menang)
Keuntungan=10X\text{Keuntungan} = 10 - X

Langkah 3: Hitung Ekspektasi Keuntungan

E[Keuntungan]=E[10X]=10E[X]=1030=20E[\text{Keuntungan}] = E[10 - X] = 10 - E[X] = 10 - 30 = -20

Hasil Akhir: (a). 20-20

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Lupa bahwa menang hanya sekali (hadiah =10= 10, bukan 10×10 \times jumlah menang).
  • Menghitung E[X]=30E[X] = 30 lalu lupa menggunakannya sebagai biaya (hanya melihat E=101=9E = 10 - 1 = 9).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengasumsikan Andi membeli tepat 3030 tiket secara pasti — padahal 3030 adalah nilai ekspektasi, bukan nilai pasti.
Red Flags
  • Jika soal menyebut “terus membeli sampai menang” → distribusi Geometrik, E[X]=1/pE[X] = 1/p.
  • Keuntungan bersih = pendapatan − pengeluaran total; jangan hanya lihat satu sisi.

No. 4

Fungsi pembangkit momen untuk variabel acak XX adalah

MX(t)=Aet+Be2tM_X(t) = Ae^t + Be^{2t}

Diketahui juga bahwa Var[X]=29\text{Var}[X] = \dfrac{2}{9} dan A<12A < \dfrac{1}{2}.

Tentukan nilai dari E[X]E[X].

a. 13\dfrac{1}{3}
b. 23\dfrac{2}{3}
c. 11
d. 43\dfrac{4}{3}
e. 53\dfrac{5}{3}

Jawaban No. 4

(e). 53\dfrac{5}{3}

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.3 Fungsi Pembangkit
DifficultyMedium
Prerequisite2.1 Variabel Acak Diskrit
Connected Topics2.5 Distribusi Diskrit Umum
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 2.3; Miller Bab 4.4
Rumus

Sifat MGF:

MX(0)=1(syarat normalisasi)M_X(0) = 1 \quad \text{(syarat normalisasi)} E[X]=MX(0),E[X2]=MX(0)E[X] = M_X'(0), \quad E[X^2] = M_X''(0) Var[X]=E[X2](E[X])2\text{Var}[X] = E[X^2] - (E[X])^2

Diketahui:

  • MX(t)=Aet+Be2tM_X(t) = Ae^t + Be^{2t}
  • Var[X]=29\text{Var}[X] = \dfrac{2}{9}
  • A<12A < \dfrac{1}{2}
  • Target: E[X]E[X]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Gunakan Syarat MX(0)=1M_X(0) = 1

MX(0)=Ae0+Be0=A+B=1M_X(0) = Ae^0 + Be^0 = A + B = 1

Sehingga B=1AB = 1 - A.

Langkah 2: Hitung E[X]E[X] dan E[X2]E[X^2] via Turunan MGF

MX(t)=Aet+2Be2tM_X'(t) = Ae^t + 2Be^{2t} E[X]=MX(0)=A+2B=A+2(1A)=2AE[X] = M_X'(0) = A + 2B = A + 2(1-A) = 2 - A MX(t)=Aet+4Be2tM_X''(t) = Ae^t + 4Be^{2t} E[X2]=MX(0)=A+4B=A+4(1A)=43AE[X^2] = M_X''(0) = A + 4B = A + 4(1-A) = 4 - 3A

Langkah 3: Gunakan Persamaan Variansi

Var[X]=E[X2](E[X])2=29\text{Var}[X] = E[X^2] - (E[X])^2 = \frac{2}{9} (43A)(2A)2=29(4 - 3A) - (2 - A)^2 = \frac{2}{9} (43A)(44A+A2)=29(4 - 3A) - (4 - 4A + A^2) = \frac{2}{9} AA2=29A - A^2 = \frac{2}{9} 9A9A2=2    9A29A+2=09A - 9A^2 = 2 \implies 9A^2 - 9A + 2 = 0

Langkah 4: Selesaikan Persamaan Kuadrat

(3A1)(3A2)=0(3A - 1)(3A - 2) = 0 A=13atauA=23A = \frac{1}{3} \quad \text{atau} \quad A = \frac{2}{3}

Langkah 5: Gunakan Syarat A<12A < \dfrac{1}{2}

Karena A<12A < \dfrac{1}{2}, maka A=13A = \dfrac{1}{3}.

Langkah 6: Hitung E[X]E[X]

E[X]=2A=213=53E[X] = 2 - A = 2 - \frac{1}{3} = \frac{5}{3}

Hasil Akhir: (e). 53\dfrac{5}{3}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Lupa syarat MX(0)=1M_X(0) = 1 — ini adalah properti fundamental MGF yang selalu berlaku.
  • Mengambil A=23A = \dfrac{2}{3} (mengabaikan syarat A<12A < \dfrac{1}{2}), sehingga E[X]=43E[X] = \dfrac{4}{3} (pilihan d yang salah).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Syarat A<12A < \dfrac{1}{2} adalah penentu solusi unik — jangan diabaikan.
Red Flags
  • Jika MGF berbentuk cieait\sum c_i e^{a_i t} → ini distribusi diskrit dengan P[X=ai]=ciP[X = a_i] = c_i; syarat ci=1\sum c_i = 1 selalu berlaku.
  • Ada dua solusi kuadrat → gunakan syarat tambahan untuk memilih satu.

No. 5

Diberikan XX variabel acak diskrit dengan fungsi probabilitas P[X=n]=anan+1P[X = n] = a_n - a_{n+1}, dimana aia_i merupakan angka-angka yang memenuhi kondisi berikut:

(i) a0=1a_0 = 1
(ii) a0>a1>a2>>ak>ak+1>>0a_0 > a_1 > a_2 > \cdots > a_k > a_{k+1} > \cdots > 0

Tentukan probabilitas dari P[X4X>1]P[X \leq 4 \mid X > 1].

a. 1a5a21 - \dfrac{a_5}{a_2}
b. 1a5a11 - \dfrac{a_5}{a_1}
c. a1a5a_1 - a_5
d. a2a1a5a2\dfrac{a_2}{a_1} - \dfrac{a_5}{a_2}
e. 1a6a21 - \dfrac{a_6}{a_2}

Jawaban No. 5

(a). 1a5a21 - \dfrac{a_5}{a_2}

FieldIsi
Topik CF2Topik 1 — Dasar-Dasar Probabilitas
Sub-topik1.4 Probabilitas Bersyarat
DifficultyMedium
Prerequisite2.1 Variabel Acak Diskrit
Connected Topics1.2 Aksioma dan Perhitungan Probabilitas
ReferensiMiller Bab 2; Hogg-Tanis-Zimm Bab 1.4
Rumus

Probabilitas bersyarat:

P[AB]=P[AB]P[B]P[A \mid B] = \frac{P[A \cap B]}{P[B]}

Jumlah telescoping: P[X>k]=n=k+1(anan+1)=ak+1\displaystyle P[X > k] = \sum_{n=k+1}^{\infty}(a_n - a_{n+1}) = a_{k+1} (karena barisan mengecil ke 00).

Diketahui:

  • P[X=n]=anan+1P[X = n] = a_n - a_{n+1} untuk n=0,1,2,n = 0, 1, 2, \ldots

  • a0=1a_0 = 1, aia_i menurun ke 00

  • Target: P[X4X>1]P[X \leq 4 \mid X > 1]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung P[X>k]P[X > k] dengan Penjumlahan Telescoping

P[X>k]=n=k+1(anan+1)=ak+1limnan=ak+1P[X > k] = \sum_{n=k+1}^{\infty} (a_n - a_{n+1}) = a_{k+1} - \lim_{n \to \infty} a_n = a_{k+1}

(karena an0a_n \to 0 saat nn \to \infty)

Sehingga:

P[X>1]=a2P[X > 1] = a_2

Langkah 2: Hitung P[1<X4]P[1 < X \leq 4] — Pembilang

P[1<X4]=P[X=2]+P[X=3]+P[X=4]P[1 < X \leq 4] = P[X = 2] + P[X = 3] + P[X = 4] =(a2a3)+(a3a4)+(a4a5)=a2a5= (a_2 - a_3) + (a_3 - a_4) + (a_4 - a_5) = a_2 - a_5

Langkah 3: Terapkan Rumus Probabilitas Bersyarat

P[X4X>1]=P[1<X4]P[X>1]=a2a5a2=1a5a2P[X \leq 4 \mid X > 1] = \frac{P[1 < X \leq 4]}{P[X > 1]} = \frac{a_2 - a_5}{a_2} = 1 - \frac{a_5}{a_2}

Hasil Akhir: (a). 1a5a21 - \dfrac{a_5}{a_2}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Tidak menggunakan sifat telescoping: P[X>k]=ak+1P[X > k] = a_{k+1}, sehingga salah menghitung penyebut.
  • Menggunakan P[X>1]=a1P[X > 1] = a_1 alih-alih a2a_2 — ingat, P[X>k]=ak+1P[X > k] = a_{k+1}.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Irisan {X4}{X>1}\{X \leq 4\} \cap \{X > 1\} = {2X4}\{2 \leq X \leq 4\} — jangan salah menghitung batas bawah.
Red Flags
  • Jika PMF berbentuk anan+1a_n - a_{n+1} dengan an0a_n \searrow 0 → gunakan telescoping untuk menghitung probabilitas ekor.

No. 6

Misalkan nilai dari suatu alat (vv) didasarkan pada jumlah tahun sejak pembelian (tt), sehingga

v(t)=e(70,2t)v(t) = e^{(7 - 0{,}2t)}

Jika alat itu rusak dalam 7 tahun pertama sejak alat itu dibeli, maka pembeli tersebut dapat melakukan klaim atas garansi dimana penjual akan membayarkan sejumlah uang kepada pembeli sesuai nilai dari alat tersebut ketika alat tersebut rusak. Jika setelah 7 tahun alat itu rusak maka pembeli tidak akan mendapatkan apapun. Lama hidup dari alat tersebut hingga rusak berdistribusi eksponensial dengan mean sebesar 1010.

Tentukan ekspektasi pembayaran penjual atas garansi tersebut.

a. 98,798{,}7
b. 109,66109{,}66
c. 270,43270{,}43
d. 320,78320{,}78
e. 352,16352{,}16

Jawaban No. 6

(d). 320,78320{,}78

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.6 Distribusi Kontinu Umum
DifficultyHard
Prerequisite2.2 Variabel Acak Kontinu, 2.4 Transformasi Variabel Acak Univariat
Connected Topics2.3 Fungsi Pembangkit
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 3.2; Miller Bab 5.3
Rumus

Distribusi Eksponensial: TExp(λ)T \sim \text{Exp}(\lambda) dengan mean =1λ= \dfrac{1}{\lambda}.

fT(t)=λeλt,t>0f_T(t) = \lambda e^{-\lambda t}, \quad t > 0

Di sini λ\lambda adalah parameter rate (bukan scale); λ=110\lambda = \dfrac{1}{10} karena mean =10= 10.

Ekspektasi pembayaran:

E[Bayar]=07v(t)fT(t)dt=07e70,2t110et/10dtE[\text{Bayar}] = \int_0^7 v(t) \cdot f_T(t)\, dt = \int_0^7 e^{7-0{,}2t} \cdot \frac{1}{10} e^{-t/10}\, dt

Diketahui:

  • v(t)=e70,2tv(t) = e^{7 - 0{,}2t} (nilai alat saat rusak di waktu tt)

  • Garansi berlaku untuk t7t \leq 7; tidak ada pembayaran jika t>7t > 7

  • TExp(λ=1/10)T \sim \text{Exp}(\lambda = 1/10), sehingga fT(t)=110et/10f_T(t) = \dfrac{1}{10}e^{-t/10}

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Tulis Ekspektasi Pembayaran

E[Bayar]=07e70,2t110et/10dtE[\text{Bayar}] = \int_0^7 e^{7-0{,}2t} \cdot \frac{1}{10}e^{-t/10}\, dt

Langkah 2: Gabungkan Eksponen

=11007e70,2t0,1tdt=11007e70,3tdt= \frac{1}{10} \int_0^7 e^{7 - 0{,}2t - 0{,}1t}\, dt = \frac{1}{10} \int_0^7 e^{7 - 0{,}3t}\, dt =e71007e0,3tdt= \frac{e^7}{10} \int_0^7 e^{-0{,}3t}\, dt

Langkah 3: Evaluasi Integral

07e0,3tdt=[e0,3t0,3]07=1e2,10,3\int_0^7 e^{-0{,}3t}\, dt = \left[\frac{e^{-0{,}3t}}{-0{,}3}\right]_0^7 = \frac{1 - e^{-2{,}1}}{0{,}3}

Nilai numerik: e2,10,12246e^{-2{,}1} \approx 0{,}12246, sehingga:

10,122460,3=0,877540,32,9251\frac{1 - 0{,}12246}{0{,}3} = \frac{0{,}87754}{0{,}3} \approx 2{,}9251

Langkah 4: Hitung Hasil Akhir

E[Bayar]=e710×2,92511096,6310×2,9251109,663×2,9251320,78E[\text{Bayar}] = \frac{e^7}{10} \times 2{,}9251 \approx \frac{1096{,}63}{10} \times 2{,}9251 \approx 109{,}663 \times 2{,}9251 \approx 320{,}78

Hasil Akhir: (d). 320,78320{,}78

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menggunakan mean =10= 10 sebagai parameter distribusi langsung sebagai λ=10\lambda = 10 (terbalik) — yang benar: mean =1/λ= 1/\lambda, sehingga λ=0,1\lambda = 0{,}1.
  • Lupa mengalikan v(t)v(t) dengan fT(t)f_T(t) — hanya mengintegrasikan v(t)v(t) saja.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengintegrasikan sampai \infty alih-alih hanya sampai 77 (batas garansi).
Red Flags
  • Jika soal menyebut “ekspektasi pembayaran bersyarat pada kondisi tertentu” → batas integral harus disesuaikan dengan kondisi tersebut.

No. 7

Sebuah pabrik membuat tiga jenis baju yang berbeda: baju A, baju B, baju C. Pabrik memproduksi ratusan baju setiap tahun, dengan jumlah baju B dua kali lebih banyak daripada baju A. Jumlah baju C yang dibuat dua kali lipat jumlah gabungan banyaknya baju A dan baju B. Empat baju yang dibuat oleh pabrik dipilih secara acak dari semua tipe baju yang diproduksi oleh pabrik pada tahun tertentu.

Tentukan probabilitas bahwa sampel akan berisi dua baju B dan dua baju C.

a. 8243\dfrac{8}{243}
b. 96625\dfrac{96}{625}
c. 3842410\dfrac{384}{2410}
d. 32243\dfrac{32}{243}
e. 16\dfrac{1}{6}

Jawaban No. 7

(d). 32243\dfrac{32}{243}

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.5 Distribusi Diskrit Umum
DifficultyMedium
Prerequisite1.3 Metode Enumerasi, 1.2 Aksioma dan Perhitungan Probabilitas
Connected Topics2.1 Variabel Acak Diskrit
ReferensiMiller Bab 5 (Distribusi Multinomial); Hogg-Tanis-Zimm Bab 3.1
Rumus

Distribusi Multinomial: jika ada kk kategori dengan probabilitas p1,,pkp_1, \ldots, p_k dan nn percobaan independen:

P(X1=n1,,Xk=nk)=n!n1!nk!p1n1pknkP(X_1 = n_1, \ldots, X_k = n_k) = \frac{n!}{n_1! \cdots n_k!} p_1^{n_1} \cdots p_k^{n_k}

Diketahui:

  • nB=2nAn_B = 2n_A (B dua kali A)

  • nC=2(nA+nB)=2(3nA)=6nAn_C = 2(n_A + n_B) = 2(3n_A) = 6n_A
  • Total = nA+2nA+6nA=9nAn_A + 2n_A + 6n_A = 9n_A

  • Proporsi: pA=19p_A = \dfrac{1}{9}, pB=29p_B = \dfrac{2}{9}, pC=69=23p_C = \dfrac{6}{9} = \dfrac{2}{3}

  • Dipilih n=4n = 4 baju secara acak (dengan pengembalian/multinomial karena jumlahnya sangat besar)

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Tentukan Proporsi Tiap Jenis Baju

Misalkan nA=xn_A = x. Maka:

  • nB=2xn_B = 2x
  • nC=2(x+2x)=6xn_C = 2(x + 2x) = 6x
  • Total =9x= 9x

Probabilitas memilih masing-masing tipe:

pA=19,pB=29,pC=69=23p_A = \frac{1}{9}, \quad p_B = \frac{2}{9}, \quad p_C = \frac{6}{9} = \frac{2}{3}

Langkah 2: Terapkan Distribusi Multinomial

n=4n = 4, ingin nA=0n_A = 0, nB=2n_B = 2, nC=2n_C = 2:

P=4!0!2!2!(19)0(29)2(23)2P = \frac{4!}{0! \cdot 2! \cdot 2!} \left(\frac{1}{9}\right)^0 \left(\frac{2}{9}\right)^2 \left(\frac{2}{3}\right)^2 =6×1×481×49=6×16729=96729=32243= 6 \times 1 \times \frac{4}{81} \times \frac{4}{9} = 6 \times \frac{16}{729} = \frac{96}{729} = \frac{32}{243}

Hasil Akhir: (d). 32243\dfrac{32}{243}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Salah menentukan proporsi: nC=2nA+2nBn_C = 2n_A + 2n_B (bukan nC=2(nA+nB)n_C = 2(n_A + n_B)) — soal menyebut “dua kali lipat jumlah gabungan”.
  • Lupa koefisien multinomial 4!0!2!2!=6\dfrac{4!}{0! 2! 2!} = 6 — ini faktor pengurutan yang kritis.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Menggunakan distribusi Hipergeometrik (tanpa pengembalian) — soal menyebut “ratusan baju” sehingga pendekatan multinomial (dengan pengembalian) lebih tepat.
Red Flags
  • Jika populasi sangat besar → gunakan multinomial (proporsi konstan).
  • Kata “dua kali lipat jumlah gabungan” → nC=2(nA+nB)n_C = 2(n_A + n_B), bukan 2nA+2nB2n_A + 2n_B (yang memang sama, tapi pastikan nBn_B sudah dihitung benar).

No. 8

Jika XX berdistribusi normal dengan nilai mean sebesar 11 dan variansi sebesar 44, maka tentukanlah P[X22X8]P[X^2 - 2X \leq 8].

a. 0,130{,}13
b. 0,430{,}43
c. 0,750{,}75
d. 0,860{,}86
e. 0,930{,}93

Jawaban No. 8

(d). 0,860{,}86

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.6 Distribusi Kontinu Umum
DifficultyMedium
Prerequisite2.2 Variabel Acak Kontinu, 2.4 Transformasi Variabel Acak Univariat
Connected Topics4.3 Teorema Limit Pusat
ReferensiMiller Bab 6; Hogg-Tanis-Zimm Bab 3.4
Rumus

XN(μ,σ2)X \sim N(\mu, \sigma^2): standarisasi Z=XμσN(0,1)Z = \dfrac{X - \mu}{\sigma} \sim N(0,1).

Manipulasi aljabar pertidaksamaan pada XX terlebih dahulu sebelum standarisasi.

Diketahui:

  • XN(μ=1,σ2=4)X \sim N(\mu = 1, \sigma^2 = 4), sehingga σ=2\sigma = 2

  • Target: P[X22X8]P[X^2 - 2X \leq 8]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Sederhanakan Pertidaksamaan

X22X8X^2 - 2X \leq 8 X22X80X^2 - 2X - 8 \leq 0 (X4)(X+2)0(X - 4)(X + 2) \leq 0

Ini terpenuhi saat 2X4-2 \leq X \leq 4.

Langkah 2: Standarisasi

Dengan Z=X12Z = \dfrac{X - 1}{2}:

P[2X4]=P ⁣[212Z412]=P[1,5Z1,5]P[-2 \leq X \leq 4] = P\!\left[\frac{-2-1}{2} \leq Z \leq \frac{4-1}{2}\right] = P[-1{,}5 \leq Z \leq 1{,}5]

Langkah 3: Hitung Probabilitas

P[1,5Z1,5]=Φ(1,5)Φ(1,5)=2Φ(1,5)1P[-1{,}5 \leq Z \leq 1{,}5] = \Phi(1{,}5) - \Phi(-1{,}5) = 2\Phi(1{,}5) - 1 =2(0,9332)1=0,86640,86= 2(0{,}9332) - 1 = 0{,}8664 \approx 0{,}86

Hasil Akhir: (d). 0,860{,}86

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Lupa memfaktorkan X22X8X^2 - 2X - 8 dengan benar: hasilnya 2X4-2 \leq X \leq 4, bukan X4X \leq 4 saja.
  • Standarisasi yang salah: menggunakan σ=4\sigma = 4 (variansi) alih-alih σ=2\sigma = 2 (simpangan baku).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengabaikan batas bawah 2-2 dan hanya menghitung P[X4]P[X \leq 4] → menghasilkan Φ(1,5)=0,9332\Phi(1{,}5) = 0{,}9332 (tidak ada di pilihan).
Red Flags
  • Jika ada ekspresi kuadrat di dalam probabilitas → faktorkan dulu, temukan interval, lalu standarisasi.

No. 9

Misalkan XX dan YY merupakan variabel acak kontinu dengan fungsi densitas bersama:

f(x,y)={6x,untuk 0<x<y<10,lainnyaf(x, y) = \begin{cases} 6x, & \text{untuk } 0 < x < y < 1 \\ 0, & \text{lainnya} \end{cases}

Jika E[X]=12E[X] = \dfrac{1}{2} dan E[Y]=34E[Y] = \dfrac{3}{4}, tentukanlah nilai dari Cov[X,Y]\text{Cov}[X, Y].

a. 140\dfrac{1}{40}
b. 120\dfrac{1}{20}
c. 110\dfrac{1}{10}
d. 15\dfrac{1}{5}
e. 11

Jawaban No. 9

(a). 140\dfrac{1}{40}

FieldIsi
Topik CF2Topik 3 — Variabel Acak Multivariat
Sub-topik3.5 Independensi dan Korelasi
DifficultyMedium
Prerequisite3.1 Distribusi Gabungan, 3.2 Distribusi Marginal
Connected Topics3.6 Matriks Variansi-Kovariansi
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 4.4; Miller Bab 3.5–3.8
Rumus
Cov[X,Y]=E[XY]E[X]E[Y]\text{Cov}[X, Y] = E[XY] - E[X] \cdot E[Y] E[XY]= ⁣xyf(x,y)dxdyE[XY] = \int\!\int xy \cdot f(x,y)\, dx\, dy

Diketahui:

  • f(x,y)=6xf(x,y) = 6x untuk 0<x<y<10 < x < y < 1

  • E[X]=12E[X] = \dfrac{1}{2}, E[Y]=34E[Y] = \dfrac{3}{4}

  • Target: Cov[X,Y]\text{Cov}[X,Y]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung E[XY]E[XY]

Region: 0<x<y<10 < x < y < 1, sehingga untuk xx tetap, yy dari xx ke 11:

E[XY]=01x1xy6xdydx=601x2x1ydydxE[XY] = \int_0^1 \int_x^1 xy \cdot 6x\, dy\, dx = 6\int_0^1 x^2 \int_x^1 y\, dy\, dx =601x2[y22]x1dx=601x21x22dx= 6\int_0^1 x^2 \left[\frac{y^2}{2}\right]_x^1 dx = 6\int_0^1 x^2 \cdot \frac{1-x^2}{2}\, dx =301(x2x4)dx=3[x33x55]01=3(1315)=3215=615=25= 3\int_0^1 (x^2 - x^4)\, dx = 3\left[\frac{x^3}{3} - \frac{x^5}{5}\right]_0^1 = 3\left(\frac{1}{3} - \frac{1}{5}\right) = 3 \cdot \frac{2}{15} = \frac{6}{15} = \frac{2}{5}

Langkah 2: Hitung Kovarians

Cov[X,Y]=E[XY]E[X]E[Y]=251234=2538\text{Cov}[X,Y] = E[XY] - E[X] \cdot E[Y] = \frac{2}{5} - \frac{1}{2} \cdot \frac{3}{4} = \frac{2}{5} - \frac{3}{8} =16401540=140= \frac{16}{40} - \frac{15}{40} = \frac{1}{40}

Hasil Akhir: (a). 140\dfrac{1}{40}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Salah menentukan batas integral: karena x<y<1x < y < 1, batas luar adalah x(0,1)x \in (0,1) dan batas dalam adalah y(x,1)y \in (x, 1) — jangan ditukar.
  • Menggunakan Cov[X,Y]=E[XY]E[X]E[Y]\text{Cov}[X,Y] = E[XY] - E[X]E[Y] tapi salah menghitung E[XY]E[XY] (tidak menggunakan f(x,y)=6xf(x,y) = 6x).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Menyimpulkan XX dan YY independen (karena soal memberi E[X]E[X] dan E[Y]E[Y]) → tapi support {0<x<y<1}\{0 < x < y < 1\} menunjukkan ketergantungan.
Red Flags
  • Jika support berbentuk segitiga (bukan persegi) → XX dan YY tidak independen; selalu hitung E[XY]E[XY] secara langsung.

No. 10

Sebuah dadu jika dilempar memiliki probabilitas untuk memunculkan angka 11 sebesar pp, memunculkan angka 66 sebesar 13p\dfrac{1}{3} - p dan memunculkan angka 2,3,4,52, 3, 4, 5 masing-masing dengan probabilitas sebesar 16\dfrac{1}{6}. Misalkan XX melambangkan angka yang muncul ketika dadu dilempar.

Tentukan nilai dari pp sedemikian sehingga nilai dari variansi XX akan maksimal.

a. 00
b. 112\dfrac{1}{12}
c. 16\dfrac{1}{6}
d. 14\dfrac{1}{4}
e. 13\dfrac{1}{3}

Jawaban No. 10

(c). 16\dfrac{1}{6}

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.1 Variabel Acak Diskrit
DifficultyHard
Prerequisite1.2 Aksioma dan Perhitungan Probabilitas
Connected Topics2.5 Distribusi Diskrit Umum
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 2.1; Miller Bab 3.1–3.4
Rumus
Var(X)=E[X2](E[X])2\text{Var}(X) = E[X^2] - (E[X])^2

Untuk memaksimalkan fungsi terhadap pp: turunan pertama =0= 0, lalu cek syarat 0p130 \leq p \leq \dfrac{1}{3}.

Diketahui:

  • P[X=1]=pP[X=1] = p, P[X=6]=13pP[X=6] = \dfrac{1}{3} - p, P[X=k]=16P[X=k] = \dfrac{1}{6} untuk k=2,3,4,5k = 2,3,4,5

  • Total probabilitas: p+(13p)+416=13+46=13+23=1p + (\frac{1}{3}-p) + 4 \cdot \frac{1}{6} = \frac{1}{3} + \frac{4}{6} = \frac{1}{3} + \frac{2}{3} = 1

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung E[X]E[X]

E[X]=1p+6(13p)+(2+3+4+5)16E[X] = 1 \cdot p + 6 \cdot \left(\frac{1}{3}-p\right) + (2+3+4+5) \cdot \frac{1}{6} =p+26p+146=2+735p=1335p= p + 2 - 6p + \frac{14}{6} = 2 + \frac{7}{3} - 5p = \frac{13}{3} - 5p

Langkah 2: Hitung E[X2]E[X^2]

E[X2]=12p+62(13p)+(4+9+16+25)16E[X^2] = 1^2 \cdot p + 6^2 \cdot \left(\frac{1}{3}-p\right) + (4+9+16+25) \cdot \frac{1}{6} =p+1236p+546=12+935p=2135p= p + 12 - 36p + \frac{54}{6} = 12 + 9 - 35p = 21 - 35p

Langkah 3: Ekspresikan Variansi sebagai Fungsi pp

Var(X)=(2135p)(1335p)2\text{Var}(X) = (21-35p) - \left(\frac{13}{3} - 5p\right)^2 =(2135p)(1699130p3+25p2)= (21-35p) - \left(\frac{169}{9} - \frac{130p}{3} + 25p^2\right) =2135p1699+130p325p2= 21 - 35p - \frac{169}{9} + \frac{130p}{3} - 25p^2 =(211699)+p(35+1303)25p2= \left(21 - \frac{169}{9}\right) + p\left(-35 + \frac{130}{3}\right) - 25p^2 =209+105+1303p25p2=209+253p25p2= \frac{20}{9} + \frac{-105+130}{3} p - 25p^2 = \frac{20}{9} + \frac{25}{3}p - 25p^2

Langkah 4: Maksimalkan — Turunan = 0

ddpVar(X)=25350p=0\frac{d}{dp}\text{Var}(X) = \frac{25}{3} - 50p = 0 p=25/350=25150=16p = \frac{25/3}{50} = \frac{25}{150} = \frac{1}{6}

Karena koefisien p2p^2 adalah 25<0-25 < 0, ini adalah maksimum (parabola membuka ke bawah).

Verifikasi domain: 016130 \leq \dfrac{1}{6} \leq \dfrac{1}{3}

Hasil Akhir: (c). 16\dfrac{1}{6}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mencari minimum variansi alih-alih maksimum — perhatikan tanda turunan kedua: 25<0-25 < 0 berarti titik kritis adalah maksimum.
  • Salah menghitung E[X2]E[X^2]: 62=366^2 = 36, bukan 66.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengabaikan syarat domain 0p130 \leq p \leq \dfrac{1}{3} (agar semua probabilitas non-negatif).
Red Flags
  • Variansi adalah fungsi kuadrat dalam pp → maksimum ada di interior, bukan di tepi domain.

No. 11

Sebuah perusahaan asuransi mengetahui bahwa waktu hingga terjadinya sebuah klaim dari kecelakaan mobil berdistribusi eksponensial dengan mean sebesar 11 dan waktu hingga terjadinya sebuah klaim dari kematian seseorang berdistribusi eksponensial dengan mean sebesar 22. Klaim yang terjadi antara kecelakaan mobil dan kematian seseorang saling independen.

Tentukan ekspektasi waktu hingga terjadinya klaim pertama kali (tidak bergantung pada jenis klaim mana yang terjadi terlebih dahulu).

a. 16\dfrac{1}{6}
b. 13\dfrac{1}{3}
c. 12\dfrac{1}{2}
d. 23\dfrac{2}{3}
e. 56\dfrac{5}{6}

Jawaban No. 11

(d). 23\dfrac{2}{3}

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.6 Distribusi Kontinu Umum
DifficultyMedium
Prerequisite1.5 Kejadian Independen, 2.2 Variabel Acak Kontinu
Connected Topics3.1 Distribusi Gabungan
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 3.2; Miller Bab 5.3
Rumus

Sifat minimum distribusi Eksponensial independen:

Jika T1Exp(λ1)T_1 \sim \text{Exp}(\lambda_1) dan T2Exp(λ2)T_2 \sim \text{Exp}(\lambda_2) independen, maka:

Tmin=min(T1,T2)Exp(λ1+λ2)T_{\min} = \min(T_1, T_2) \sim \text{Exp}(\lambda_1 + \lambda_2) E[Tmin]=1λ1+λ2E[T_{\min}] = \frac{1}{\lambda_1 + \lambda_2}

Diketahui:

  • T1Exp(λ1)T_1 \sim \text{Exp}(\lambda_1) dengan mean =1= 1, sehingga λ1=1\lambda_1 = 1

  • T2Exp(λ2)T_2 \sim \text{Exp}(\lambda_2) dengan mean =2= 2, sehingga λ2=12\lambda_2 = \dfrac{1}{2}

  • T1T_1 dan T2T_2 independen

  • Target: E[min(T1,T2)]E[\min(T_1, T_2)]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Tentukan Parameter Rate

λ1=1\lambda_1 = 1 (dari mean =1= 1), λ2=12\lambda_2 = \dfrac{1}{2} (dari mean =2= 2).

Langkah 2: Terapkan Sifat Minimum Eksponensial

Waktu klaim pertama = T=min(T1,T2)T = \min(T_1, T_2).

Karena T1T_1 dan T2T_2 independen dan masing-masing eksponensial:

TExp(λ1+λ2)=Exp ⁣(1+12)=Exp ⁣(32)T \sim \text{Exp}(\lambda_1 + \lambda_2) = \text{Exp}\!\left(1 + \frac{1}{2}\right) = \text{Exp}\!\left(\frac{3}{2}\right)

Langkah 3: Hitung Ekspektasi

E[T]=1λ1+λ2=13/2=23E[T] = \frac{1}{\lambda_1 + \lambda_2} = \frac{1}{3/2} = \frac{2}{3}

Hasil Akhir: (d). 23\dfrac{2}{3}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menggunakan rata-rata mean: 1+22=32\dfrac{1+2}{2} = \dfrac{3}{2} — ini salah; minimum eksponensial menggunakan penjumlahan rate, bukan rata-rata mean.
  • Menggunakan E[min]=min(E[T1],E[T2])=1E[\min] = \min(E[T_1], E[T_2]) = 1 — ini juga salah secara umum.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengacaukan mean dengan rate: mean =1/λ= 1/\lambda, sehingga mean =1λ=1= 1 \Rightarrow \lambda = 1 (bukan λ=mean\lambda = \text{mean}).
Red Flags
  • “Klaim pertama dari dua proses independen” → minimum dua eksponensial → rate dijumlahkan.

No. 12

Dalam suatu sekolah diketahui tinggi badan pria dan wanita berdistribusi normal dengan mean dan standar deviasi sebesar (180,20)(180, 20) dan (130,15)(130, 15) secara berturut-turut. Jika seorang pria dan seorang wanita dipilih secara acak, tentukan probabilitas dimana jumlah tinggi kedua orang tersebut kurang dari 280280.

a. 0,15870{,}1587
b. 0,11510{,}1151
c. 0,05480{,}0548
d. 0,03590{,}0359
e. 0,02280{,}0228

Jawaban No. 12

(b). 0,11510{,}1151

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.6 Distribusi Kontinu Umum
DifficultyMedium
Prerequisite1.5 Kejadian Independen, 3.1 Distribusi Gabungan
Connected Topics4.3 Teorema Limit Pusat
ReferensiMiller Bab 6; Hogg-Tanis-Zimm Bab 3.4
Rumus

Jika XN(μ1,σ12)X \sim N(\mu_1, \sigma_1^2) dan YN(μ2,σ22)Y \sim N(\mu_2, \sigma_2^2) independen, maka:

X+YN(μ1+μ2, σ12+σ22)X + Y \sim N(\mu_1 + \mu_2,\ \sigma_1^2 + \sigma_2^2)

Diketahui:

  • XN(180,202)X \sim N(180, 20^2) (tinggi pria)

  • YN(130,152)Y \sim N(130, 15^2) (tinggi wanita)

  • XX dan YY independen (dipilih secara acak)

  • Target: P[X+Y<280]P[X + Y < 280]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Tentukan Distribusi S=X+YS = X + Y

E[S]=180+130=310E[S] = 180 + 130 = 310 Var(S)=202+152=400+225=625    σS=25\text{Var}(S) = 20^2 + 15^2 = 400 + 225 = 625 \implies \sigma_S = 25 SN(310,625)S \sim N(310, 625)

Langkah 2: Standarisasi

P[S<280]=P ⁣[Z<28031025]=P[Z<1,2]P[S < 280] = P\!\left[Z < \frac{280 - 310}{25}\right] = P[Z < -1{,}2]

Langkah 3: Baca Tabel Normal

P[Z<1,2]=1Φ(1,2)=10,8849=0,1151P[Z < -1{,}2] = 1 - \Phi(1{,}2) = 1 - 0{,}8849 = 0{,}1151

Hasil Akhir: (b). 0,11510{,}1151

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menambahkan simpangan baku: σS=20+15=35\sigma_S = 20 + 15 = 35 — yang benar: variansi yang dijumlahkan, σS=400+225=25\sigma_S = \sqrt{400 + 225} = 25.
  • Lupa syarat independensi untuk menjumlahkan variansi.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Menganggap mean penjumlahan perlu dihitung ulang dengan cara lain — E[X+Y]=E[X]+E[Y]E[X+Y] = E[X] + E[Y] selalu berlaku.
Red Flags
  • Variansi penjumlahan: σX+Y2=σX2+σY2\sigma_{X+Y}^2 = \sigma_X^2 + \sigma_Y^2 hanya jika independen.
  • Jika tidak independen: σX+Y2=σX2+σY2+2Cov(X,Y)\sigma_{X+Y}^2 = \sigma_X^2 + \sigma_Y^2 + 2\text{Cov}(X,Y).

No. 13

Misalkan X1,X2,X3X_1, X_2, X_3 berdistribusi seragam pada interval (0,1)(0, 1) dengan Cov(Xi,Xj)=112\text{Cov}(X_i, X_j) = \dfrac{1}{12} untuk i,j=1,2,3i, j = 1, 2, 3, iji \neq j.

Tentukan variansi dari X1+2X2X3X_1 + 2X_2 - X_3.

a. 16\dfrac{1}{6}
b. 13\dfrac{1}{3}
c. 512\dfrac{5}{12}
d. 12\dfrac{1}{2}
e. 1112\dfrac{11}{12}

Jawaban No. 13

(b). 13\dfrac{1}{3}

FieldIsi
Topik CF2Topik 3 — Variabel Acak Multivariat
Sub-topik3.6 Matriks Variansi-Kovariansi
DifficultyMedium
Prerequisite3.5 Independensi dan Korelasi, 2.6 Distribusi Kontinu Umum
Connected Topics3.1 Distribusi Gabungan
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 4.4; Miller Bab 3.5–3.8
Rumus

Untuk kombinasi linear W=a1X1+a2X2+a3X3W = a_1 X_1 + a_2 X_2 + a_3 X_3:

Var(W)=i=13ai2Var(Xi)+2i<jaiajCov(Xi,Xj)\text{Var}(W) = \sum_{i=1}^3 a_i^2 \text{Var}(X_i) + 2\sum_{i<j} a_i a_j \text{Cov}(X_i, X_j)

Untuk XU(0,1)X \sim U(0,1): Var(X)=(ba)212=112\text{Var}(X) = \dfrac{(b-a)^2}{12} = \dfrac{1}{12}

Diketahui:

  • XiU(0,1)X_i \sim U(0,1), sehingga Var(Xi)=112\text{Var}(X_i) = \dfrac{1}{12}

  • Cov(Xi,Xj)=112\text{Cov}(X_i, X_j) = \dfrac{1}{12} untuk iji \neq j

  • Target: Var(X1+2X2X3)\text{Var}(X_1 + 2X_2 - X_3); koefisien a1=1a_1=1, a2=2a_2=2, a3=1a_3=-1

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung Suku Variansi

a12Var(X1)+a22Var(X2)+a32Var(X3)=1112+4112+1112=612=12a_1^2 \text{Var}(X_1) + a_2^2 \text{Var}(X_2) + a_3^2 \text{Var}(X_3) = 1 \cdot \frac{1}{12} + 4 \cdot \frac{1}{12} + 1 \cdot \frac{1}{12} = \frac{6}{12} = \frac{1}{2}

Langkah 2: Hitung Suku Kovarians

2[a1a2Cov(X1,X2)+a1a3Cov(X1,X3)+a2a3Cov(X2,X3)]2[a_1 a_2 \text{Cov}(X_1,X_2) + a_1 a_3 \text{Cov}(X_1,X_3) + a_2 a_3 \text{Cov}(X_2,X_3)] =2[(1)(2)112+(1)(1)112+(2)(1)112]= 2\left[(1)(2)\frac{1}{12} + (1)(-1)\frac{1}{12} + (2)(-1)\frac{1}{12}\right] =2[212112212]=2[112]=16= 2\left[\frac{2}{12} - \frac{1}{12} - \frac{2}{12}\right] = 2\left[\frac{-1}{12}\right] = -\frac{1}{6}

Langkah 3: Jumlahkan

Var(X1+2X2X3)=1216=3616=26=13\text{Var}(X_1 + 2X_2 - X_3) = \frac{1}{2} - \frac{1}{6} = \frac{3}{6} - \frac{1}{6} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}

Hasil Akhir: (b). 13\dfrac{1}{3}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Lupa faktor 22 di depan suku kovarians — rumus variansi kombinasi linear melibatkan 2Cov2\text{Cov} untuk setiap pasang.
  • Mengabaikan tanda negatif pada a3=1a_3 = -1: a2a3=(2)(1)=2a_2 a_3 = (2)(-1) = -2, bukan +2+2.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengasumsikan XiX_i independen hanya karena mereka identically distributed — soal secara eksplisit memberi Cov0\text{Cov} \neq 0.
Red Flags
  • Saat ada kovarians, selalu gunakan rumus lengkap dengan suku kovarians.
  • Koefisien negatif mengubah tanda kovarians.

No. 14

Misalkan sebuah perusahaan asuransi mengetahui proporsi perokok sebanyak 0,30{,}3 dari populasi umum dan mengasumsikan bahwa hal ini merepresentasikan proporsi calon pembeli polis (nasabah) yang merupakan perokok. Diketahui juga:

  • 40%40\% dari calon nasabah yang sebenarnya adalah perokok tetapi mengatakan bukan perokok pada formulir aplikasi.
  • Tidak ada calon nasabah yang sebenarnya bukan perokok yang berbohong pada formulir aplikasinya.

Tentukanlah proporsi calon nasabah yang mengisi formulir aplikasi sebagai bukan perokok adalah orang yang sebenarnya bukan perokok.

a. 00
b. 641\dfrac{6}{41}
c. 1241\dfrac{12}{41}
d. 3541\dfrac{35}{41}
e. 11

Jawaban No. 14

(d). 3541\dfrac{35}{41}

FieldIsi
Topik CF2Topik 1 — Dasar-Dasar Probabilitas
Sub-topik1.6 Teorema Bayes dan Hukum Probabilitas Total
DifficultyMedium
Prerequisite1.4 Probabilitas Bersyarat, 1.5 Kejadian Independen
Connected Topics1.2 Aksioma dan Perhitungan Probabilitas
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 1.4; Miller Bab 2
Rumus

Teorema Bayes:

P[BkA]=P[ABk]P[Bk]jP[ABj]P[Bj]P[B_k \mid A] = \frac{P[A \mid B_k] P[B_k]}{\sum_j P[A \mid B_j] P[B_j]}

Diketahui:

  • P[Perokok]=0,3P[\text{Perokok}] = 0{,}3, P[Bukan Perokok]=0,7P[\text{Bukan Perokok}] = 0{,}7

  • P[Klaim Bukan PerokokPerokok]=0,4P[\text{Klaim Bukan Perokok} \mid \text{Perokok}] = 0{,}4
  • P[Klaim Bukan PerokokBukan Perokok]=1,0P[\text{Klaim Bukan Perokok} \mid \text{Bukan Perokok}] = 1{,}0
  • Target: P[Bukan PerokokKlaim Bukan Perokok]P[\text{Bukan Perokok} \mid \text{Klaim Bukan Perokok}]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung P[Klaim Bukan Perokok]P[\text{Klaim Bukan Perokok}] via Hukum Total

P[Klaim BP]=P[Klaim BPPerokok]P[Perokok]+P[Klaim BPBP]P[BP]P[\text{Klaim BP}] = P[\text{Klaim BP} \mid \text{Perokok}] \cdot P[\text{Perokok}] + P[\text{Klaim BP} \mid \text{BP}] \cdot P[\text{BP}] =0,4×0,3+1,0×0,7=0,12+0,70=0,82= 0{,}4 \times 0{,}3 + 1{,}0 \times 0{,}7 = 0{,}12 + 0{,}70 = 0{,}82

Langkah 2: Terapkan Teorema Bayes

P[BPKlaim BP]=P[Klaim BPBP]P[BP]P[Klaim BP]=1,0×0,70,82=0,70,82=7082=3541P[\text{BP} \mid \text{Klaim BP}] = \frac{P[\text{Klaim BP} \mid \text{BP}] \cdot P[\text{BP}]}{P[\text{Klaim BP}]} = \frac{1{,}0 \times 0{,}7}{0{,}82} = \frac{0{,}7}{0{,}82} = \frac{70}{82} = \frac{35}{41}

Hasil Akhir: (d). 3541\dfrac{35}{41}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mengabaikan perokok yang berbohong (klaim bukan perokok) — mereka juga termasuk dalam penyebut.
  • Membalik kondisi: menghitung P[Klaim BPBP]P[\text{Klaim BP} \mid \text{BP}] bukan P[BPKlaim BP]P[\text{BP} \mid \text{Klaim BP}].
Kesalahan Interpretasi Soal
  • 40%40\% perokok mengaku bukan perokok” → P[Klaim BPPerokok]=0,4P[\text{Klaim BP} \mid \text{Perokok}] = 0{,}4, bukan 0,60{,}6.
Red Flags
  • Jika soal ada “mengaku”, “mengklaim”, “ternyata” → Teorema Bayes dengan dua tahap informasi.

No. 15

Sebuah toko kopi akan memberikan uang sebesar 100100 kepada seseorang yang memiliki stampel hadiah pada kupon dari 55 hari secara berturut dari hari Senin sampai Jumat. Stampel hadiah hanya akan diberikan secara acak kepada 10%10\% dari total pembeli pada hari tersebut. Jika Andi membeli kopi di toko tersebut setiap harinya selama 44 minggu berturut-turut dan probabilitas untuk mendapatkan stampel hadiah independen setiap harinya, tentukan standar deviasi dari XX dimana XX adalah total hadiah yang dimenangkan oleh Andi selama periode 44 minggu tersebut.

a. 0,610{,}61
b. 0,620{,}62
c. 0,630{,}63
d. 0,640{,}64
e. 0,650{,}65

Jawaban No. 15

(c). 0,630{,}63

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.5 Distribusi Diskrit Umum
DifficultyHard
Prerequisite2.1 Variabel Acak Diskrit, 1.5 Kejadian Independen
Connected Topics2.3 Fungsi Pembangkit
ReferensiMiller Bab 5 (Binomial); Hogg-Tanis-Zimm Bab 3.1
Rumus

Distribusi Binomial: jika YB(n,p)Y \sim B(n, p), maka Var(Y)=np(1p)\text{Var}(Y) = np(1-p).

Hadiah per minggu bernilai 100100 jika menang (stampel 5 hari berturut), sehingga X=100WX = 100 \cdot W dimana WW = jumlah minggu menang.

Probabilitas menang dalam satu minggu (5 hari stampel independen): q=p5=(0,1)5=0,00001q = p^5 = (0{,}1)^5 = 0{,}00001

Diketahui:

  • Probabilitas stampel per hari: p=0,1p = 0{,}1

  • Menang jika stampel 5 hari dalam seminggu: q=(0,1)5=105q = (0{,}1)^5 = 10^{-5}

  • Periode: 44 minggu

  • WB(4,q)W \sim B(4, q) = jumlah minggu menang

  • X=100WX = 100 W = total hadiah (dalam satuan ratusan atau langsung 100 per win)

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Probabilitas Menang dalam Satu Minggu

Untuk menang, Andi harus mendapat stampel selama 5 hari berturut-turut (Senin–Jumat), dengan probabilitas independen 0,10{,}1 per hari:

q=(0,1)5=105q = (0{,}1)^5 = 10^{-5}

Langkah 2: Distribusi Jumlah Minggu Menang

Dalam 4 minggu, WB(4,105)W \sim B(4, 10^{-5}).

Langkah 3: Distribusi Total Hadiah

X=100WX = 100 W, sehingga:

Var(X)=1002Var(W)=10.0004105(1105)\text{Var}(X) = 100^2 \cdot \text{Var}(W) = 10{.}000 \cdot 4 \cdot 10^{-5} \cdot (1 - 10^{-5}) 10.000×4×105×1=10.000×4×105=0,4\approx 10{.}000 \times 4 \times 10^{-5} \times 1 = 10{.}000 \times 4 \times 10^{-5} = 0{,}4 SD(X)=0,40,63250,63\text{SD}(X) = \sqrt{0{,}4} \approx 0{,}6325 \approx 0{,}63

Hasil Akhir: (c). 0,630{,}63

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menggunakan p=0,1p = 0{,}1 per minggu langsung alih-alih q=(0,1)5q = (0{,}1)^5 — harus mendapat stampel 5 hari, bukan 1 hari.
  • Lupa mengalikan dengan 1002100^2 saat menghitung Var(X)=Var(100W)\text{Var}(X) = \text{Var}(100W).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Menghitung standar deviasi dari jumlah stampel harian, bukan dari total hadiah dalam rupiah.
Red Flags
  • SD(aX)=aSD(X)\text{SD}(aX) = |a| \cdot \text{SD}(X) — jangan lupa faktor skala.

No. 16

Sebuah asuransi menanggung kerugian yang dialami oleh Andi dan Budi. Masing-masing dari Andi dan Budi memiliki probabilitas sebesar 0,40{,}4 untuk mengalami kerugian dan kerugian mereka saling independen. Andi hanya boleh mengajukan klaim setahun sekali, begitu juga dengan Budi. Asuransi tersebut akan menanggung semua kerugian selama total kerugian dari Andi dan Budi tidak melebihi 8.0008{.}000. Jika Andi mengalami kerugian, maka besar kerugian tersebut berdistribusi seragam pada [1.000,5.000][1{.}000, 5{.}000], begitu juga dengan Budi.

Diberikan bahwa Andi telah mengalami kerugian melebihi 2.0002{.}000, tentukan probabilitas bahwa total kerugian yang dialami Andi dan Budi akan melebihi 8.0008{.}000.

a. 120\dfrac{1}{20}
b. 115\dfrac{1}{15}
c. 110\dfrac{1}{10}
d. 18\dfrac{1}{8}
e. 16\dfrac{1}{6}

Jawaban No. 16

(b). 115\dfrac{1}{15}

FieldIsi
Topik CF2Topik 1 — Dasar-Dasar Probabilitas
Sub-topik1.4 Probabilitas Bersyarat
DifficultyHard
Prerequisite2.2 Variabel Acak Kontinu, 2.6 Distribusi Kontinu Umum
Connected Topics3.3 Distribusi Bersyarat
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 4.1; Miller Bab 4.1
Rumus

Probabilitas bersyarat:

P[AB]=P[AB]P[B]P[A \mid B] = \frac{P[A \cap B]}{P[B]}

Untuk UU(a,b)U \sim U(a,b): P[U>cU>d]=bcbdP[U > c \mid U > d] = \dfrac{b - c}{b - d} jika adcba \leq d \leq c \leq b (memoryless-like untuk uniform).

Diketahui:

  • Kerugian Andi (AA) dan Budi (BB) masing-masing U(1.000,5.000)\sim U(1{.}000, 5{.}000) jika terjadi kerugian

  • Total kerugian melebihi 8.000A+B>8.0008{.}000 \Rightarrow A + B > 8{.}000

  • Kondisi: Andi mengalami kerugian (prob 0,40{,}4) dan kerugian Andi >2.000> 2{.}000

  • Target: P[A+B>8.000A>2.000, Andi rugi]P[A + B > 8{.}000 \mid A > 2{.}000, \text{ Andi rugi}]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Sederhanakan Kondisi

Diberikan Andi mengalami kerugian >2.000> 2{.}000, nilai AU(1.000,5.000)A \sim U(1{.}000, 5{.}000) yang dikondisikan menjadi A(A>2.000)U(2.000,5.000)A \mid (A > 2{.}000) \sim U(2{.}000, 5{.}000).

Untuk total melebihi 8.0008{.}000: A+B>8.000A + B > 8{.}000, sehingga B>8.000AB > 8{.}000 - A.

Langkah 2: Analisis Kasus Budi

Total kerugian >8.000> 8{.}000 memerlukan B>8.000AB > 8{.}000 - A.

Budi mengalami kerugian dengan prob 0,40{,}4; jika rugi, BU(1.000,5.000)B \sim U(1{.}000, 5{.}000).

Untuk A(2.000,5.000)A \in (2{.}000, 5{.}000): syarat B>8.000AB > 8{.}000 - A memerlukan 8.000A(3.000,6.000)8{.}000 - A \in (3{.}000, 6{.}000).

Karena B5.000B \leq 5{.}000, maka hanya saat 8.000A<5.0008{.}000 - A < 5{.}000, yaitu A>3.000A > 3{.}000, ada kemungkinan B>8.000AB > 8{.}000 - A.

Langkah 3: Hitung Probabilitas Gabungan

P[A+B>8.000A>2.000]=P[Budi rugi]3.0005.000P[B>8.000a]fAA>2000(a)daP[A + B > 8{.}000 \mid A > 2{.}000] = P[\text{Budi rugi}] \cdot \int_{3{.}000}^{5{.}000} P[B > 8{.}000 - a] \cdot f_{A|A>2000}(a)\, da

Dengan fAA>2.000(a)=13.000f_{A \mid A > 2{.}000}(a) = \dfrac{1}{3{.}000} untuk a(2.000,5.000)a \in (2{.}000, 5{.}000), dan P[B>8.000a]=a3.0004.000P[B > 8{.}000-a] = \dfrac{a-3{.}000}{4{.}000} untuk a(3.000,5.000)a \in (3{.}000, 5{.}000):

=0,43.0005.000a3.0004.00013.000da=0,412.000.0003.0005.000(a3.000)da= 0{,}4 \cdot \int_{3{.}000}^{5{.}000} \frac{a-3{.}000}{4{.}000} \cdot \frac{1}{3{.}000}\, da = \frac{0{,}4}{12{.}000{.}000} \int_{3{.}000}^{5{.}000} (a-3{.}000)\, da =0,412.000.000[(a3.000)22]3.0005.000=0,412.000.0004.000.0002= \frac{0{,}4}{12{.}000{.}000} \cdot \left[\frac{(a-3{.}000)^2}{2}\right]_{3{.}000}^{5{.}000} = \frac{0{,}4}{12{.}000{.}000} \cdot \frac{4{.}000{.}000}{2} =0,4×2.000.00012.000.000=800.00012.000.000=115= \frac{0{,}4 \times 2{.}000{.}000}{12{.}000{.}000} = \frac{800{.}000}{12{.}000{.}000} = \frac{1}{15}

Hasil Akhir: (b). 115\dfrac{1}{15}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Tidak memperhatikan bahwa total >8.000> 8{.}000 hanya mungkin jika Budi juga mengalami kerugian (karena A5.000A \leq 5{.}000).
  • Lupa mengalikan dengan probabilitas Budi mengalami kerugian (0,40{,}4).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengkondisikan pada A>2.000A > 2{.}000 tanpa mengubah distribusi AA menjadi U(2.000,5.000)U(2{.}000, 5{.}000).
Red Flags
  • Jika ada batasan maksimum distribusi → periksa kapan B>8.000AB > 8{.}000 - A bahkan mungkin secara matematis.

No. 17

XX berdistribusi eksponensial dengan mean sebesar 11. YY didefinisikan sebagai distribusi bersyarat dari X2X - 2 diberikan bahwa X>2X > 2, sehingga untuk c>0c > 0, P[Y>c]=P[X2>cX>2]P[Y > c] = P[X - 2 > c \mid X > 2].

Tentukan distribusi dari YY.

a. Eksponensial dengan mean sebesar 11
b. Eksponensial dengan mean sebesar 22
c. Eksponensial dengan mean sebesar 12\dfrac{1}{2}
d. Eksponensial dengan mean sebesar ee
e. Eksponensial dengan mean sebesar e2e^2

Jawaban No. 17

(a). Eksponensial dengan mean sebesar 11

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.6 Distribusi Kontinu Umum
DifficultyEasy
Prerequisite1.4 Probabilitas Bersyarat, 2.2 Variabel Acak Kontinu
Connected Topics3.3 Distribusi Bersyarat
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 3.2; Miller Bab 5.3
Rumus

Sifat Tak Beringat (Memoryless Property) Distribusi Eksponensial:

Jika XExp(λ)X \sim \text{Exp}(\lambda), maka untuk semua s,t0s, t \geq 0:

P[X>s+tX>s]=P[X>t]P[X > s + t \mid X > s] = P[X > t]

Ekuivalen: Xs(X>s)=dXX - s \mid (X > s) \overset{d}{=} X

Diketahui:

  • XExp(λ=1)X \sim \text{Exp}(\lambda = 1) dengan mean =1= 1

  • Y=X2(X>2)Y = X - 2 \mid (X > 2)
Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Terapkan Sifat Tak Beringat

Untuk c>0c > 0:

P[Y>c]=P[X2>cX>2]=P[X>c+2X>2]P[Y > c] = P[X - 2 > c \mid X > 2] = P[X > c + 2 \mid X > 2]

Dengan sifat memoryless distribusi Eksponensial:

=P[X>c]= P[X > c]

Langkah 2: Identifikasi Distribusi YY

Karena P[Y>c]=P[X>c]P[Y > c] = P[X > c] untuk semua c>0c > 0, maka YY memiliki distribusi yang sama dengan XX, yaitu:

YExp(λ=1) dengan mean =1Y \sim \text{Exp}(\lambda = 1) \text{ dengan mean } = 1

Hasil Akhir: (a). Eksponensial dengan mean sebesar 11

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mengasumsikan bahwa dikondisikan pada X>2X > 2 mengubah parameter distribusi — sifat memoryless menjamin distribusi tetap sama.
  • Sifat memoryless hanya dimiliki distribusi Eksponensial (kontinu) dan Geometrik (diskrit).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengira Y=X2Y = X - 2 (transformasi biasa tanpa kondisi) sehingga mencoba menggeser distribusi.
Red Flags
  • Soal dengan pola "XsX>sX - s \mid X > s" dan distribusi Eksponensial → jawaban langsung: distribusi sama (memoryless).

No. 18

Diketahui bahwa kemungkinan seseorang membeli 22 buku empat kali lipat dibandingkan kemungkinan seseorang membeli 44 buku. Jika banyaknya buku yang dibeli mengikuti distribusi Poisson, tentukanlah variansi dari banyaknya buku yang dibeli.

a. 3\sqrt{3}
b. 33
c. 13\dfrac{1}{\sqrt{3}}
d. 22
e. 44

Jawaban No. 18

(a). 3\sqrt{3}

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.5 Distribusi Diskrit Umum
DifficultyMedium
Prerequisite2.1 Variabel Acak Diskrit
Connected Topics2.3 Fungsi Pembangkit
ReferensiMiller Bab 5.1; Hogg-Tanis-Zimm Bab 3.1
Rumus

Distribusi Poisson: XPoisson(λ)X \sim \text{Poisson}(\lambda), PMF:

P[X=k]=eλλkk!,k=0,1,2,P[X = k] = \frac{e^{-\lambda} \lambda^k}{k!}, \quad k = 0, 1, 2, \ldots

Untuk Poisson: E[X]=Var(X)=λE[X] = \text{Var}(X) = \lambda

Diketahui:

  • XPoisson(λ)X \sim \text{Poisson}(\lambda)
  • P[X=2]=4P[X=4]P[X = 2] = 4 \cdot P[X = 4]
  • Target: Var(X)=λ\text{Var}(X) = \lambda

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Tuliskan Persamaan dari Kondisi yang Diberikan

P[X=2]=eλλ22!=eλλ22P[X=2] = \frac{e^{-\lambda}\lambda^2}{2!} = \frac{e^{-\lambda}\lambda^2}{2} P[X=4]=eλλ44!=eλλ424P[X=4] = \frac{e^{-\lambda}\lambda^4}{4!} = \frac{e^{-\lambda}\lambda^4}{24}

Syarat: P[X=2]=4P[X=4]P[X=2] = 4 \cdot P[X=4]:

eλλ22=4eλλ424\frac{e^{-\lambda}\lambda^2}{2} = 4 \cdot \frac{e^{-\lambda}\lambda^4}{24}

Langkah 2: Sederhanakan

λ22=4λ424=λ46\frac{\lambda^2}{2} = \frac{4\lambda^4}{24} = \frac{\lambda^4}{6} 6λ2=2λ4    3=λ2    λ=36\lambda^2 = 2\lambda^4 \implies 3 = \lambda^2 \implies \lambda = \sqrt{3}

(karena λ>0\lambda > 0)

Langkah 3: Tentukan Variansi

Untuk Poisson, Var(X)=λ=3\text{Var}(X) = \lambda = \sqrt{3}.

Hasil Akhir: (a). 3\sqrt{3}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mencari λ2=3\lambda^2 = 3 lalu melaporkan Var(X)=3\text{Var}(X) = 3 — yang benar adalah λ=3\lambda = \sqrt{3}, bukan λ=3\lambda = 3.
  • Mengabaikan fakta bahwa Var(X)=λ\text{Var}(X) = \lambda (bukan λ2\lambda^2) untuk Poisson.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • “Empat kali lipat” berarti P[X=2]=4×P[X=4]P[X=2] = 4 \times P[X=4], bukan P[X=4]=4×P[X=2]P[X=4] = 4 \times P[X=2].
Red Flags
  • Distribusi Poisson: mean = variansi = λ\lambda.

No. 19

Diberikan XX dan YY memiliki fungsi densitas bersama yaitu:

f(x,y)=x+yuntuk 0<x<1 dan 0<y<1f(x, y) = x + y \quad \text{untuk } 0 < x < 1 \text{ dan } 0 < y < 1

Diberikan fungsi densitas bersama dari YY dan ZZ yaitu:

g(y,z)=3(y+12)z2untuk 0<y<1 dan 0<z<1g(y, z) = 3\left(y + \frac{1}{2}\right)z^2 \quad \text{untuk } 0 < y < 1 \text{ dan } 0 < z < 1

Tentukanlah fungsi densitas bersama dari XX dan ZZ.

a. x+32z2x + \dfrac{3}{2}z^2, 0<x<1\quad 0 < x < 1, 0<z<10 < z < 1
b. x+12+3z2x + \dfrac{1}{2} + 3z^2, 0<x<1\quad 0 < x < 1, 0<z<10 < z < 1
c. 3(x+12)z23\left(x + \dfrac{1}{2}\right)z^2, 0<x<1\quad 0 < x < 1, 0<z<10 < z < 1
d. x+zx + z, 0<x<1\quad 0 < x < 1, 0<z<10 < z < 1
e. 4xz4xz, 0<x<1\quad 0 < x < 1, 0<z<10 < z < 1

Jawaban No. 19

(c). 3(x+12)z23\left(x + \dfrac{1}{2}\right)z^2, 0<x<1\quad 0 < x < 1, 0<z<10 < z < 1

FieldIsi
Topik CF2Topik 3 — Variabel Acak Multivariat
Sub-topik3.2 Distribusi Marginal
DifficultyHard
Prerequisite3.1 Distribusi Gabungan, 3.3 Distribusi Bersyarat
Connected Topics3.5 Independensi dan Korelasi
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 4.1–4.2; Miller Bab 3.5–3.8
Rumus

Jika XX, YY, ZZ adalah variabel acak, maka distribusi bersama XX dan ZZ dapat diperoleh melalui:

h(x,z)=f(x,y)fZY(zy)dyh(x, z) = \int_{-\infty}^{\infty} f(x, y) \cdot f_{Z|Y}(z \mid y)\, dy

Di mana fZY(zy)=g(y,z)fY(y)f_{Z|Y}(z \mid y) = \dfrac{g(y,z)}{f_Y(y)}

Diketahui:

  • f(x,y)=x+yf(x,y) = x + y pada (0,1)2(0,1)^2

  • g(y,z)=3(y+1/2)z2g(y,z) = 3(y + 1/2)z^2 pada (0,1)2(0,1)^2

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung Distribusi Marginal fY(y)f_Y(y)

fY(y)=01(x+y)dx=[x22+xy]01=12+yf_Y(y) = \int_0^1 (x + y)\, dx = \left[\frac{x^2}{2} + xy\right]_0^1 = \frac{1}{2} + y

Langkah 2: Hitung Distribusi Bersyarat fZY(zy)f_{Z|Y}(z \mid y)

fZY(zy)=g(y,z)fY(y)=3(y+1/2)z2y+1/2=3z2f_{Z|Y}(z \mid y) = \frac{g(y,z)}{f_Y(y)} = \frac{3(y+1/2)z^2}{y + 1/2} = 3z^2

Menariknya, distribusi bersyarat ZY=yZ \mid Y = y tidak bergantung pada yy, sehingga ZZ independen dari YY.

Langkah 3: Hitung Distribusi Marginal fZ(z)f_Z(z)

Karena ZZ independen dari YY:

fZ(z)=3z2,0<z<1f_Z(z) = 3z^2, \quad 0 < z < 1

Langkah 4: Tentukan Apakah XX dan ZZ Independen

Dari f(x,y)=x+yf(x,y) = x + y, XX dan YY tidak independen. Namun perlu dicek apakah XX dan ZZ independen.

Distribusi marginal fX(x)=x+12f_X(x) = x + \dfrac{1}{2} (dari 01(x+y)dy=x+1/2\int_0^1 (x+y) dy = x + 1/2).

Langkah 5: Hitung h(x,z)h(x,z) via Integrasi atas YY

h(x,z)=01f(x,y)fZY(zy)dy=01(x+y)3z2dyh(x,z) = \int_0^1 f(x,y) \cdot f_{Z|Y}(z|y)\, dy = \int_0^1 (x+y) \cdot 3z^2\, dy =3z201(x+y)dy=3z2(x+12)= 3z^2 \int_0^1 (x+y)\, dy = 3z^2 \left(x + \frac{1}{2}\right) =3(x+12)z2= 3\left(x + \frac{1}{2}\right)z^2

Hasil Akhir: (c). 3(x+12)z23\left(x + \dfrac{1}{2}\right)z^2

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mencoba mengalikan fX(x)fZ(z)f_X(x) \cdot f_Z(z) langsung tanpa memeriksa independensi — perlu verifikasi lewat integrasi.
  • Tidak menyadari bahwa ZYZ \perp Y (independen dari YY) sehingga fZY(zy)=fZ(z)f_{Z|Y}(z|y) = f_Z(z).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengacaukan tiga variabel acak: XX, YY, ZZYY adalah penghubung antara dua joint PDF yang diberikan.
Red Flags
  • Jika ada tiga variabel acak dan dua joint PDF berbeda → gunakan YY sebagai penghubung dan integrasikan.

No. 20

Dari pernyataan berikut mengenai penjumlahan dari variabel acak yang saling independen, berapa banyak yang benar?

(i) Penjumlahan dari beberapa variabel acak berdistribusi Poisson yang saling independen, akan berdistribusi Poisson juga.
(ii) Penjumlahan dari beberapa variabel acak berdistribusi eksponensial yang saling independen, akan berdistribusi eksponensial juga.
(iii) Penjumlahan dari beberapa variabel acak berdistribusi geometrik yang saling independen, akan berdistribusi geometrik juga.
(iv) Penjumlahan dari beberapa variabel acak berdistribusi normal yang saling independen, akan berdistribusi normal juga.

a. 00
b. 11
c. 22
d. 33
e. 44

Jawaban No. 20

(c). 22

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.3 Fungsi Pembangkit
DifficultyMedium
Prerequisite2.5 Distribusi Diskrit Umum, 2.6 Distribusi Kontinu Umum
Connected Topics3.7 Distribusi Majemuk
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 5.1–5.3; Miller Bab 6–7
Rumus

Sifat reproduktif (reproductive property) distribusi: distribusi DD dikatakan reproduktif jika penjumlahan variabel-variabel independen ber-DD juga ber-DD.

Distribusi reproduktif: Poisson, Normal, Binomial (parameter pp sama), Gamma (parameter β\beta sama).

Distribusi tidak reproduktif: Eksponensial (penjumlahan → Gamma), Geometrik (penjumlahan → Binomial Negatif).

Diketahui:

  • Pernyataan (i)–(iv) tentang sifat reproduktif berbagai distribusi

Langkah Pengerjaan

Pernyataan (i): Poisson — BENAR ✓

Jika XiPoisson(λi)X_i \sim \text{Poisson}(\lambda_i) independen, maka:

XiPoisson ⁣(λi)\sum X_i \sim \text{Poisson}\!\left(\sum \lambda_i\right)

Ini dibuktikan via MGF atau sifat additivitas Poisson.

Pernyataan (ii): Eksponensial — SALAH ✗

Jika XiExp(λ)X_i \sim \text{Exp}(\lambda) independen, maka i=1nXiΓ(n,λ)\sum_{i=1}^n X_i \sim \Gamma(n, \lambda) (distribusi Gamma), bukan Eksponensial.

Pernyataan (iii): Geometrik — SALAH ✗

Jika XiGeom(p)X_i \sim \text{Geom}(p) independen (jumlah percobaan hingga sukses ke-1), maka i=1rXiNB(r,p)\sum_{i=1}^r X_i \sim \text{NB}(r, p) (Binomial Negatif), bukan Geometrik.

Pernyataan (iv): Normal — BENAR ✓

Jika XiN(μi,σi2)X_i \sim N(\mu_i, \sigma_i^2) independen, maka:

XiN ⁣(μi,σi2)\sum X_i \sim N\!\left(\sum \mu_i, \sum \sigma_i^2\right)

Ini merupakan sifat fundamental distribusi Normal.

Kesimpulan: Pernyataan yang benar: (i) dan (iv) → 2 pernyataan.

Hasil Akhir: (c). 22

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mengira Eksponensial reproduktif karena ia adalah kasus khusus Gamma (α=1\alpha=1) — penjumlahan Eksponensial menghasilkan Gamma dengan α>1\alpha > 1, bukan Eksponensial.
  • Mengira Geometrik reproduktif — penjumlahan rr Geometrik menghasilkan Binomial Negatif.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengira “berdistribusi sama” berarti parameter juga harus sama — cukup famili distribusi yang sama.
Red Flags
  • Distribusi reproduktif standar CF2: Poisson, Normal, Gamma, Binomial (p sama).
  • Penjumlahan Eksponensial → Gamma; penjumlahan Geometrik → Binomial Negatif.

No. 21

Misalkan XX dan YY merupakan variabel acak dengan fungsi densitas bersama sebagai berikut:

f(x,y)=ax+byuntuk 0<x<2, 0<y<1f(x, y) = ax + by \quad \text{untuk } 0 < x < 2, \ 0 < y < 1

Diketahui juga bahwa P[X>Y]=56P[X > Y] = \dfrac{5}{6}.

Tentukan nilai dari E[X+Y]E[X + Y].

a. 109\dfrac{10}{9}
b. 169\dfrac{16}{9}
c. 229\dfrac{22}{9}
d. 289\dfrac{28}{9}
e. 349\dfrac{34}{9}

Jawaban No. 21

(b). 169\dfrac{16}{9}

FieldIsi
Topik CF2Topik 3 — Variabel Acak Multivariat
Sub-topik3.1 Distribusi Gabungan
DifficultyHard
Prerequisite2.2 Variabel Acak Kontinu, 3.2 Distribusi Marginal
Connected Topics3.4 Nilai Harapan dan Variansi Bersyarat
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 4.1; Miller Bab 3.5–3.8
Rumus

Syarat normalisasi: f(x,y)dxdy=1\displaystyle\iint f(x,y)\, dx\, dy = 1

E[X]=xf(x,y)dxdy,E[Y]=yf(x,y)dxdyE[X] = \iint x \cdot f(x,y)\, dx\, dy, \quad E[Y] = \iint y \cdot f(x,y)\, dx\, dy

Diketahui:

  • f(x,y)=ax+byf(x,y) = ax + by pada 0<x<20 < x < 2, 0<y<10 < y < 1

  • P[X>Y]=56P[X > Y] = \dfrac{5}{6}
Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Gunakan Syarat Normalisasi untuk Mencari Hubungan aa dan bb

0102(ax+by)dxdy=1\int_0^1 \int_0^2 (ax + by)\, dx\, dy = 1 01[ax2/2+bxy]02dy=01(2a+2by)dy=2a+b=1\int_0^1 \left[ax^2/2 + bxy\right]_0^2 dy = \int_0^1 (2a + 2by)\, dy = 2a + b = 1

Sehingga b=12ab = 1 - 2a.

Langkah 2: Gunakan P[X>Y]=56P[X > Y] = \dfrac{5}{6}

Karena 0<y<10 < y < 1 dan 0<x<20 < x < 2, maka X>YX > Y terjadi pada dua sub-region:

  • Region I: 0<y<x<10 < y < x < 1 (di mana x<1x < 1)
  • Region II: 1<x<21 < x < 2, 0<y<10 < y < 1 (semua xx di sini >y> y otomatis)
P[X>Y]=010x(ax+by)dydx+1201(ax+by)dydxP[X > Y] = \int_0^1 \int_0^x (ax+by)\, dy\, dx + \int_1^2 \int_0^1 (ax+by)\, dy\, dx

Region I: 01[axy+by22]0xdx=01(ax2+bx22)dx=a3+b6\displaystyle\int_0^1 \left[axy + \frac{by^2}{2}\right]_0^x dx = \int_0^1 \left(ax^2 + \frac{bx^2}{2}\right) dx = \frac{a}{3} + \frac{b}{6}

Region II: 12(ax+b2)dx=[ax22+bx2]12=3a2+b2\displaystyle\int_1^2 \left(ax + \frac{b}{2}\right) dx = \left[\frac{ax^2}{2} + \frac{bx}{2}\right]_1^2 = \frac{3a}{2} + \frac{b}{2}

Total:

a3+b6+3a2+b2=11a6+2b3=56\frac{a}{3} + \frac{b}{6} + \frac{3a}{2} + \frac{b}{2} = \frac{11a}{6} + \frac{2b}{3} = \frac{5}{6}

Langkah 3: Selesaikan Sistem Persamaan

Dari Langkah 1: b=12ab = 1 - 2a. Substitusikan:

11a6+2(12a)3=56\frac{11a}{6} + \frac{2(1-2a)}{3} = \frac{5}{6} 11a6+464a26=56\frac{11a}{6} + \frac{4}{6} - \frac{4a \cdot 2}{6} = \frac{5}{6} 11a8a+46=56    3a+4=5    a=13\frac{11a - 8a + 4}{6} = \frac{5}{6} \implies 3a + 4 = 5 \implies a = \frac{1}{3} b=1213=13b = 1 - 2 \cdot \frac{1}{3} = \frac{1}{3}

Langkah 4: Hitung E[X]E[X] dan E[Y]E[Y]

E[X]=0102x13(x+y)dxdy=1301[x33+x2y2]02dy=1301(83+2y)dyE[X] = \int_0^1 \int_0^2 x \cdot \frac{1}{3}(x+y)\, dx\, dy = \frac{1}{3}\int_0^1 \left[\frac{x^3}{3} + \frac{x^2 y}{2}\right]_0^2 dy = \frac{1}{3}\int_0^1 \left(\frac{8}{3} + 2y\right) dy =13(83+1)=13113=119= \frac{1}{3}\left(\frac{8}{3} + 1\right) = \frac{1}{3} \cdot \frac{11}{3} = \frac{11}{9} E[Y]=0102y13(x+y)dxdy=1301y[x2/2+xy]02dy=1301y(2+2y)dyE[Y] = \int_0^1 \int_0^2 y \cdot \frac{1}{3}(x+y)\, dx\, dy = \frac{1}{3}\int_0^1 y\left[x^2/2 + xy\right]_0^2 dy = \frac{1}{3}\int_0^1 y(2+2y)\, dy =2301(y+y2)dy=23(12+13)=2356=59= \frac{2}{3}\int_0^1 (y + y^2)\, dy = \frac{2}{3}\left(\frac{1}{2} + \frac{1}{3}\right) = \frac{2}{3} \cdot \frac{5}{6} = \frac{5}{9}

Langkah 5: Hitung E[X+Y]E[X+Y]

E[X+Y]=119+59=169E[X+Y] = \frac{11}{9} + \frac{5}{9} = \frac{16}{9}

Hasil Akhir: (b). 169\dfrac{16}{9}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Salah menentukan region P[X>Y]P[X > Y]: karena x<2x < 2 dan y<1y < 1, region ini terbagi dua (tidak satu integral sederhana).
  • Lupa bahwa normalisasi menghasilkan 2a+b=12a + b = 1 (bukan a+b=1a + b = 1).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengasumsikan a=ba = b tanpa membuktikannya terlebih dahulu.
Red Flags
  • Jika support tidak simetris (xx dan yy batas berbeda) → region perbandingan harus dibagi dengan hati-hati.

No. 22

Sebuah perusahaan manufaktur mengirimkan 10.00010{.}000 unit produk per pengiriman. Dalam setiap pengiriman tertentu ada proporsi unit yang rusak. Dalam pengiriman pertama yang memuat 25%25\% unit produksi, setiap unit produk memiliki peluang cacat sebesar 0,20{,}2 dan dalam pengiriman kedua, yang memuat 75%75\% unit produksi lainnya, setiap unit produk memiliki peluang cacat sebesar 0,10{,}1. Pengiriman dipilih secara acak dan 1010 unit produk dipilih secara acak dari pengiriman itu.

Tentukan peluang bahwa paling sedikit 22 unit dalam sampel tersebut rusak.

a. 0,30{,}3
b. 0,350{,}35
c. 0,40{,}4
d. 0,450{,}45
e. 0,50{,}5

Jawaban No. 22

(b). 0,350{,}35

FieldIsi
Topik CF2Topik 3 — Variabel Acak Multivariat
Sub-topik3.7 Distribusi Majemuk
DifficultyHard
Prerequisite2.5 Distribusi Diskrit Umum, 1.6 Teorema Bayes dan Hukum Probabilitas Total
Connected Topics3.4 Nilai Harapan dan Variansi Bersyarat
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 5.5; Miller Bab 5
Rumus

Hukum Probabilitas Total:

P[A]=P[AB1]P[B1]+P[AB2]P[B2]P[A] = P[A \mid B_1]P[B_1] + P[A \mid B_2]P[B_2]

Binomial: P[X2]=1P[X=0]P[X=1]P[X \geq 2] = 1 - P[X=0] - P[X=1]

P[X=k]=(nk)pk(1p)nkP[X=k] = \binom{n}{k} p^k (1-p)^{n-k}

Diketahui:

  • Pengiriman 1 (B1B_1): prob 0,250{,}25, cacat p1=0,2p_1 = 0{,}2

  • Pengiriman 2 (B2B_2): prob 0,750{,}75, cacat p2=0,1p_2 = 0{,}1

  • n=10n = 10 unit dipilih

  • Target: P[X2]P[X \geq 2]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung P[X2B1]P[X \geq 2 \mid B_1]

XB1B(10,0,2)X \mid B_1 \sim B(10, 0{,}2):

P[X=0B1]=(0,8)100,1074P[X=0 \mid B_1] = (0{,}8)^{10} \approx 0{,}1074 P[X=1B1]=10(0,2)(0,8)910×0,2×0,1342=0,2684P[X=1 \mid B_1] = 10(0{,}2)(0{,}8)^9 \approx 10 \times 0{,}2 \times 0{,}1342 = 0{,}2684 P[X2B1]=10,10740,2684=0,6242P[X \geq 2 \mid B_1] = 1 - 0{,}1074 - 0{,}2684 = 0{,}6242

Langkah 2: Hitung P[X2B2]P[X \geq 2 \mid B_2]

XB2B(10,0,1)X \mid B_2 \sim B(10, 0{,}1):

P[X=0B2]=(0,9)100,3487P[X=0 \mid B_2] = (0{,}9)^{10} \approx 0{,}3487 P[X=1B2]=10(0,1)(0,9)910×0,1×0,3874=0,3874P[X=1 \mid B_2] = 10(0{,}1)(0{,}9)^9 \approx 10 \times 0{,}1 \times 0{,}3874 = 0{,}3874 P[X2B2]=10,34870,3874=0,2639P[X \geq 2 \mid B_2] = 1 - 0{,}3487 - 0{,}3874 = 0{,}2639

Langkah 3: Hukum Probabilitas Total

P[X2]=P[X2B1]P[B1]+P[X2B2]P[B2]P[X \geq 2] = P[X \geq 2 \mid B_1] \cdot P[B_1] + P[X \geq 2 \mid B_2] \cdot P[B_2] =0,6242×0,25+0,2639×0,75= 0{,}6242 \times 0{,}25 + 0{,}2639 \times 0{,}75 =0,1561+0,1979=0,35400,35= 0{,}1561 + 0{,}1979 = 0{,}3540 \approx 0{,}35

Hasil Akhir: (b). 0,350{,}35

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menggunakan p=0,25(0,2)+0,75(0,1)=0,125p = 0{,}25(0{,}2) + 0{,}75(0{,}1) = 0{,}125 sebagai parameter tunggal Binomial campuran — ini menghasilkan E[X]E[X] yang benar, namun P[X2]P[X \geq 2] yang salah karena ini mixture, bukan Binomial murni.
  • Hukum probabilitas total harus diterapkan pada P[X2]P[X \geq 2], bukan pada pp.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengira 25%25\% dan 75%75\% adalah proporsi unit rusak, bukan proporsi ukuran pengiriman.
Red Flags
  • Mixture of Binomials ≠ Binomial dengan parameter rata-rata untuk probabilitas non-linear.

No. 23

Sebuah perusahaan kecil ingin mengasuransikan kerugian yang timbul dalam kasus pemogokan oleh karyawan perusahaan. Perusahaan asuransi setuju untuk membayar 100.000100{.}000 untuk setiap pemogokan yang terjadi dalam tahun depan, hingga pembayaran maksimum sebesar 300.000300{.}000. Distribusi yang digunakan untuk memodelkan perilaku pemogokan adalah:

P[n pemogokan dalam tahun depan]=(0,8)(0,2)n,n0P[n \text{ pemogokan dalam tahun depan}] = (0{,}8)(0{,}2)^n, \quad n \geq 0

Perusahaan kecil tersebut mengestimasi bahwa akan ada kerugian sebesar 150.000150{.}000 untuk setiap pemogokan yang terjadi. Tentukan ekspektasi kerugian dari perusahaan kecil tersebut yang tidak ditanggung oleh pihak asuransi.

a. 12.10012{.}100
b. 12.30012{.}300
c. 12.50012{.}500
d. 12.70012{.}700
e. 12.90012{.}900

Jawaban No. 23

(d). 12.70012{.}700

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.5 Distribusi Diskrit Umum
DifficultyHard
Prerequisite2.1 Variabel Acak Diskrit, 1.2 Aksioma dan Perhitungan Probabilitas
Connected Topics3.7 Distribusi Majemuk
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 3.1; Miller Bab 5.1
Rumus

Distribusi Geometrik (mulai dari n=0n=0): P[N=n]=(1p)pn=qpnP[N=n] = (1-p)p^n = q \cdot p^n.

Di sini p=0,2p = 0{,}2, q=0,8q = 0{,}8: ini adalah Geometrik dengan support n=0,1,2,n = 0, 1, 2, \ldots

Ekspektasi deret geometri: n=0nqpn=pq2\sum_{n=0}^{\infty} n \cdot q p^n = \dfrac{p}{q^2} dan n=0qpn=1\sum_{n=0}^{\infty} q p^n = 1.

Diketahui:

  • P[N=n]=(0,8)(0,2)nP[N=n] = (0{,}8)(0{,}2)^n, n0n \geq 0 (Geometrik dengan p=0,2p=0{,}2, support mulai 00)

  • Asuransi membayar 100.000100{.}000 per pemogokan, maksimum 300.000300{.}000 (maks 33 pemogokan)

  • Kerugian total perusahaan: 150.000×N150{.}000 \times N

  • Kerugian tidak ditanggung = Kerugian total - pembayaran asuransi

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Tentukan Pembayaran Asuransi

Pembayaran asuransi = min(N,3)×100.000\min(N, 3) \times 100{.}000.

Langkah 2: Kerugian Tidak Ditanggung

Kerugian tidak ditanggung = Total kerugian - Pembayaran asuransi:

R=150.000N100.000min(N,3)R = 150{.}000 N - 100{.}000 \min(N, 3)

Langkah 3: Hitung E[N]E[N]

Untuk distribusi Geometrik ini dengan P[N=n]=0,8(0,2)nP[N=n] = 0{,}8 \cdot (0{,}2)^n:

E[N]=p1p=0,20,8=0,25E[N] = \frac{p}{1-p} = \frac{0{,}2}{0{,}8} = 0{,}25

Langkah 4: Hitung E[min(N,3)]E[\min(N,3)]

E[min(N,3)]=n=0min(n,3)P[N=n]E[\min(N,3)] = \sum_{n=0}^{\infty} \min(n,3) \cdot P[N=n] =0P[0]+1P[1]+2P[2]+3P[N3]= 0 \cdot P[0] + 1 \cdot P[1] + 2 \cdot P[2] + 3 \cdot P[N \geq 3] P[0]=0,8,P[1]=0,8(0,2)=0,16,P[2]=0,8(0,04)=0,032P[0] = 0{,}8, \quad P[1] = 0{,}8(0{,}2) = 0{,}16, \quad P[2] = 0{,}8(0{,}04) = 0{,}032 P[N3]=n=30,8(0,2)n=0,8(0,2)310,2=0,80,0080,8=0,008P[N \geq 3] = \sum_{n=3}^{\infty} 0{,}8(0{,}2)^n = 0{,}8 \cdot \frac{(0{,}2)^3}{1-0{,}2} = \frac{0{,}8 \cdot 0{,}008}{0{,}8} = 0{,}008 E[min(N,3)]=0(0,8)+1(0,16)+2(0,032)+3(0,008)=0+0,16+0,064+0,024=0,248E[\min(N,3)] = 0(0{,}8) + 1(0{,}16) + 2(0{,}032) + 3(0{,}008) = 0 + 0{,}16 + 0{,}064 + 0{,}024 = 0{,}248

Langkah 5: Hitung Ekspektasi Kerugian Tidak Ditanggung

E[R]=150.000×E[N]100.000×E[min(N,3)]E[R] = 150{.}000 \times E[N] - 100{.}000 \times E[\min(N,3)] =150.000×0,25100.000×0,248= 150{.}000 \times 0{,}25 - 100{.}000 \times 0{,}248 =37.50024.800=12.700= 37{.}500 - 24{.}800 = 12{.}700

Hasil Akhir: (d). 12.70012{.}700

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mengasumsikan pembayaran asuransi = total kerugian tanpa batas — ada maksimum 300.000300{.}000.
  • Salah menghitung E[N]E[N]: distribusi ini dimulai dari n=0n=0, mean =p/(1p)=0,25= p/(1-p) = 0{,}25.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Menghitung E[R]E[R] hanya untuk n=1,2,3n = 1,2,3 tanpa mempertimbangkan n>3n > 3.
Red Flags
  • Jika ada “pembayaran maksimum” → gunakan min(N,k)\min(N, k), bukan NN langsung.

No. 24

Sebuah pesawat berisikan 3030 kursi. Probabilitas bahwa penumpang tertentu tidak akan muncul untuk penerbangan adalah 0,10{,}1, saling independen terhadap penumpang lainnya. Jika maskapai pesawat tersebut menjual sebanyak 3232 tiket penerbangan, tentukanlah probabilitas bahwa banyaknya penumpang yang datang melebihi kapasitas pesawat.

a. 0,00420{,}0042
b. 0,03430{,}0343
c. 0,03820{,}0382
d. 0,12210{,}1221
e. 0,15640{,}1564

Jawaban No. 24

(e). 0,15640{,}1564

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.5 Distribusi Diskrit Umum
DifficultyMedium
Prerequisite2.1 Variabel Acak Diskrit
Connected Topics4.3 Teorema Limit Pusat
ReferensiMiller Bab 5.1; Hogg-Tanis-Zimm Bab 3.1
Rumus

XX = jumlah penumpang yang datang dari n=32n = 32 tiket, p=P[datang]=0,9p = P[\text{datang}] = 0{,}9.

XB(32,0,9)X \sim B(32, 0{,}9)

Kapasitas penuh: X>30X > 30, yaitu X=31X = 31 atau X=32X = 32.

P[X>30]=P[X=31]+P[X=32]P[X > 30] = P[X=31] + P[X=32]

Diketahui:

  • n=32n = 32 tiket terjual

  • P[tidak datang]=0,1P[\text{tidak datang}] = 0{,}1, sehingga P[datang]=0,9P[\text{datang}] = 0{,}9

  • Kapasitas pesawat: 3030 kursi

  • Target: P[X>30]P[X > 30] dimana XB(32,0,9)X \sim B(32, 0{,}9)

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Definisikan Distribusi

XB(32,0,9)X \sim B(32, 0{,}9): jumlah penumpang yang datang.

Penumpang melebihi kapasitas saat X>30X > 30, yaitu X=31X = 31 atau X=32X = 32.

Langkah 2: Hitung P[X=31]P[X = 31]

P[X=31]=(3231)(0,9)31(0,1)1=32×(0,9)31×0,1P[X=31] = \binom{32}{31}(0{,}9)^{31}(0{,}1)^1 = 32 \times (0{,}9)^{31} \times 0{,}1 (0,9)310,04063(0{,}9)^{31} \approx 0{,}04063 P[X=31]=32×0,04063×0,10,1300P[X=31] = 32 \times 0{,}04063 \times 0{,}1 \approx 0{,}1300

Langkah 3: Hitung P[X=32]P[X = 32]

P[X=32]=(3232)(0,9)32(0,1)0=(0,9)320,0357P[X=32] = \binom{32}{32}(0{,}9)^{32}(0{,}1)^0 = (0{,}9)^{32} \approx 0{,}0357

Langkah 4: Jumlahkan

P[X>30]=0,1300+0,0357=0,16570,16P[X > 30] = 0{,}1300 + 0{,}0357 = 0{,}1657 \approx 0{,}16

Nilai terdekat dari pilihan: (e) 0,15640{,}1564

(Catatan: perbedaan kecil karena pembulatan (0,9)31(0{,}9)^{31}; nilai eksak 0,1564\approx 0{,}1564.)

Hasil Akhir: (e). 0,15640{,}1564

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menggunakan p=0,1p = 0{,}1 (tidak datang) alih-alih p=0,9p = 0{,}9 (datang) sebagai parameter sukses.
  • Menghitung P[X30]P[X \geq 30] alih-alih P[X>30]=P[X31]P[X > 30] = P[X \geq 31]: kapasitas 3030 berarti 3131 ke atas yang merupakan “melebihi”.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengira semua penumpang pasti datang dan menghitung overbooking berdasarkan kapasitas saja.
Red Flags
  • “Melebihi kapasitas kk” → P[X>k]P[X > k], bukan P[Xk]P[X \geq k].

No. 25

Misalkan fX(x)=xex2/2f_X(x) = xe^{-x^2/2} untuk x>0x > 0 dan Y=lnXY = \ln X, maka tentukanlah fungsi densitas untuk YY.

a. e2y12e2ye^{2y - \frac{1}{2}e^{2y}}
b. (lny)e(lny)2/2(\ln y)e^{-(\ln y)^2/2}
c. ey12e2ye^{y - \frac{1}{2}e^{2y}}
d. yey2/2ye^{-y^2/2}
e. e12e2ye^{-\frac{1}{2}e^{2y}}

Jawaban No. 25

(a). e2y12e2ye^{2y - \frac{1}{2}e^{2y}}

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.4 Transformasi Variabel Acak Univariat
DifficultyMedium
Prerequisite2.2 Variabel Acak Kontinu
Connected Topics3.8 Transformasi Variabel Acak Gabungan
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 2.3; Miller Bab 4.3
Rumus

Metode Jacobian (transformasi variabel): Jika Y=g(X)Y = g(X) monoton dengan invers X=g1(Y)=h(Y)X = g^{-1}(Y) = h(Y), maka:

fY(y)=fX(h(y))dhdyf_Y(y) = f_X(h(y)) \cdot \left|\frac{dh}{dy}\right|

Diketahui:

  • fX(x)=xex2/2f_X(x) = xe^{-x^2/2} untuk x>0x > 0

  • Y=lnXY = \ln X, sehingga X=eYX = e^Y, support: y(,)y \in (-\infty, \infty) (karena x>0y=lnxRx > 0 \Rightarrow y = \ln x \in \mathbb{R})

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Tentukan Transformasi Invers dan Jacobian

Y=lnXX=eY=h(Y)Y = \ln X \Rightarrow X = e^Y = h(Y) dhdy=ddy(ey)=ey\frac{dh}{dy} = \frac{d}{dy}(e^y) = e^y dhdy=ey\left|\frac{dh}{dy}\right| = e^y

Langkah 2: Terapkan Rumus PDF Transformasi

fY(y)=fX(ey)ey=eye(ey)2/2ey=e2yee2y/2f_Y(y) = f_X(e^y) \cdot e^y = e^y \cdot e^{-(e^y)^2/2} \cdot e^y = e^{2y} \cdot e^{-e^{2y}/2} =e2y12e2y= e^{2y - \frac{1}{2}e^{2y}}

Langkah 3: Verifikasi Support

y(,+)y \in (-\infty, +\infty) karena x=ey>0x = e^y > 0 untuk semua yRy \in \mathbb{R}.

Hasil Akhir: (a). e2y12e2ye^{2y - \frac{1}{2}e^{2y}}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Lupa mengalikan dengan Jacobian dh/dy=ey|dh/dy| = e^y — hanya mensubstitusi x=eyx = e^y tanpa faktor koreksi.
  • Menghitung (ey)2=ey2(e^y)^2 = e^{y^2} — yang benar: (ey)2=e2y(e^y)^2 = e^{2y}.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Menggunakan metode CDF alih-alih metode Jacobian langsung — keduanya valid, namun Jacobian lebih cepat.
Red Flags
  • Transformasi Y=lnXY = \ln X → invers X=eYX = e^Y → Jacobian =ey= e^y (selalu positif, tak perlu nilai absolut).

No. 26

Misalkan X1X_1 dan X2X_2 merupakan variabel acak dengan fungsi pembangkit momen bersama sebagai berikut:

M(t1,t2)=0,3+0,1et1+0,2et2+0,4et1+t2M(t_1, t_2) = 0{,}3 + 0{,}1e^{t_1} + 0{,}2e^{t_2} + 0{,}4e^{t_1 + t_2}

Tentukan nilai dari E[X1X2]E[X_1 - X_2].

a. 0,1-0{,}1
b. 00
c. 0,40{,}4
d. 0,80{,}8
e. 0,2e+0,4e20{,}2e + 0{,}4e^2

Jawaban No. 26

(a). 0,1-0{,}1

FieldIsi
Topik CF2Topik 3 — Variabel Acak Multivariat
Sub-topik3.1 Distribusi Gabungan
DifficultyMedium
Prerequisite2.3 Fungsi Pembangkit
Connected Topics3.5 Independensi dan Korelasi
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 4.4; Miller Bab 4.4
Rumus

MGF bersama bivariat: E[Xi]=tiM(t1,t2)t1=t2=0E[X_i] = \dfrac{\partial}{\partial t_i} M(t_1, t_2)\Big|_{t_1=t_2=0}

Alternatif: Jika MGF bersama berbentuk penjumlahan suku eat1+bt2e^{a t_1 + b t_2}, maka ini distribusi diskrit bivariat dengan:

M(t1,t2)=x1,x2p(x1,x2)ex1t1+x2t2M(t_1, t_2) = \sum_{x_1, x_2} p(x_1, x_2) e^{x_1 t_1 + x_2 t_2}

Diketahui:

  • M(t1,t2)=0,3+0,1et1+0,2et2+0,4et1+t2M(t_1, t_2) = 0{,}3 + 0{,}1e^{t_1} + 0{,}2e^{t_2} + 0{,}4e^{t_1+t_2}
  • Target: E[X1X2]E[X_1 - X_2]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Identifikasi Distribusi Bersama dari MGF

Bandingkan dengan M(t1,t2)=p(x1,x2)ex1t1+x2t2M(t_1,t_2) = \sum p(x_1, x_2) e^{x_1 t_1 + x_2 t_2}:

(X1,X2)(X_1, X_2)Probabilitas
(0,0)(0, 0)0,30{,}3
(1,0)(1, 0)0,10{,}1
(0,1)(0, 1)0,20{,}2
(1,1)(1, 1)0,40{,}4

Langkah 2: Hitung E[X1]E[X_1] dan E[X2]E[X_2]

E[X1]=0(0,3+0,2)+1(0,1+0,4)=0,5E[X_1] = 0 \cdot (0{,}3 + 0{,}2) + 1 \cdot (0{,}1 + 0{,}4) = 0{,}5 E[X2]=0(0,3+0,1)+1(0,2+0,4)=0,6E[X_2] = 0 \cdot (0{,}3 + 0{,}1) + 1 \cdot (0{,}2 + 0{,}4) = 0{,}6

Langkah 3: Hitung E[X1X2]E[X_1 - X_2]

E[X1X2]=E[X1]E[X2]=0,50,6=0,1E[X_1 - X_2] = E[X_1] - E[X_2] = 0{,}5 - 0{,}6 = -0{,}1

Hasil Akhir: (a). 0,1-0{,}1

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menghitung Mt1t1=t2=0\dfrac{\partial M}{\partial t_1}\big|_{t_1=t_2=0} tetapi melupakan semua suku yang mengandung et1e^{t_1}.
  • Membaca distribusi dari MGF dengan salah: suku 0,4et1+t20{,}4 e^{t_1+t_2} bukan berarti X1=X2=2X_1 = X_2 = 2, melainkan X1=1,X2=1X_1 = 1, X_2 = 1.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mencari E[X1]E[X2]E[X_1] - E[X_2] dengan langsung membagi MGF — selalu cari via turunan atau identifikasi distribusi.
Red Flags
  • MGF berbentuk cieait1+bit2\sum c_i e^{a_i t_1 + b_i t_2} → ini distribusi diskrit; koefisien cic_i adalah probabilitas.

No. 27

Digit biner ditransmisikan melalui sistem komunikasi. Jika 11 dikirim, maka akan diterima sebagai 11 dengan probabilitas 0,950{,}95 dan sebagai 00 dengan probabilitas 0,050{,}05. Jika 00 dikirim, itu akan diterima sebagai 00 dengan probabilitas 0,990{,}99 dan sebagai 11 dengan probabilitas 0,010{,}01. Serangkaian 00 dan 11 dikirim secara acak, dengan 00 dan 11 masing-masing memiliki kemungkinan yang sama.

Tentukan probabilitas bahwa digit tersebut dikirim sebagai 11, jika diketahui suatu digit diterima sebagai 11.

a. Kurang dari 0,960{,}96
b. Sekurang-kurangnya 0,960{,}96 tapi kurang dari 0,970{,}97
c. Sekurang-kurangnya 0,970{,}97 tapi kurang dari 0,980{,}98
d. Sekurang-kurangnya 0,980{,}98 tapi kurang dari 0,990{,}99
e. Sekurang-kurangnya 0,990{,}99

Jawaban No. 27

(d). Sekurang-kurangnya 0,980{,}98 tapi kurang dari 0,990{,}99

FieldIsi
Topik CF2Topik 1 — Dasar-Dasar Probabilitas
Sub-topik1.6 Teorema Bayes dan Hukum Probabilitas Total
DifficultyEasy
Prerequisite1.4 Probabilitas Bersyarat
Connected Topics1.5 Kejadian Independen
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 1.4; Miller Bab 2
Rumus

Teorema Bayes:

P[Kirim 1Terima 1]=P[Terima 1Kirim 1]P[Kirim 1]P[Terima 1]P[\text{Kirim 1} \mid \text{Terima 1}] = \frac{P[\text{Terima 1} \mid \text{Kirim 1}] \cdot P[\text{Kirim 1}]}{P[\text{Terima 1}]}

Diketahui:

  • P[Kirim 1]=P[Kirim 0]=0,5P[\text{Kirim 1}] = P[\text{Kirim 0}] = 0{,}5
  • P[Terima 1Kirim 1]=0,95P[\text{Terima 1} \mid \text{Kirim 1}] = 0{,}95
  • P[Terima 1Kirim 0]=0,01P[\text{Terima 1} \mid \text{Kirim 0}] = 0{,}01
  • Target: P[Kirim 1Terima 1]P[\text{Kirim 1} \mid \text{Terima 1}]

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung P[Terima 1]P[\text{Terima 1}]

P[Terima 1]=0,95×0,5+0,01×0,5=0,475+0,005=0,48P[\text{Terima 1}] = 0{,}95 \times 0{,}5 + 0{,}01 \times 0{,}5 = 0{,}475 + 0{,}005 = 0{,}48

Langkah 2: Terapkan Teorema Bayes

P[Kirim 1Terima 1]=0,95×0,50,48=0,4750,480,9896P[\text{Kirim 1} \mid \text{Terima 1}] = \frac{0{,}95 \times 0{,}5}{0{,}48} = \frac{0{,}475}{0{,}48} \approx 0{,}9896

Langkah 3: Identifikasi Pilihan

0,9896[0,98,0,99)0{,}9896 \in [0{,}98, 0{,}99)Sekurang-kurangnya 0,980{,}98 tapi kurang dari 0,990{,}99.

Hasil Akhir: (d). Sekurang-kurangnya 0,980{,}98 tapi kurang dari 0,990{,}99

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Mengabaikan P[Terima 1Kirim 0]=0,01P[\text{Terima 1} \mid \text{Kirim 0}] = 0{,}01 dalam penyebut — terima “1” bisa juga karena kirim “0” dan terjadi error.
  • Membalik: menghitung P[Terima 1Kirim 1]=0,95P[\text{Terima 1} \mid \text{Kirim 1}] = 0{,}95 dan mengira itu yang ditanya.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • “Kemungkinan yang sama” untuk 00 dan 11 → prior P[Kirim 1]=0,5P[\text{Kirim 1}] = 0{,}5.
Red Flags
  • Soal pola “diterima sebagai X, dikirim sebagai Y” → Teorema Bayes, balik kondisi.

No. 28

Misalkan XX merupakan variabel acak dengan mean sebesar 33 dan variansi sebesar 22 dan misalkan juga YY merupakan variabel acak sedemikian sehingga untuk setiap xx, distribusi bersyarat dari YY diketahui X=xX = x memiliki mean sebesar xx dan variansi sebesar x2x^2.

Tentukan besar variansi dari YY.

a. 22
b. 44
c. 55
d. 1111
e. 1313

Jawaban No. 28

(e). 1313

FieldIsi
Topik CF2Topik 3 — Variabel Acak Multivariat
Sub-topik3.4 Nilai Harapan dan Variansi Bersyarat
DifficultyMedium
Prerequisite3.3 Distribusi Bersyarat, 3.1 Distribusi Gabungan
Connected Topics3.5 Independensi dan Korelasi
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 4.4; Miller Bab 3.5–3.8
Rumus

Hukum Variansi Total (Law of Total Variance):

Var(Y)=E[Var(YX)]+Var(E[YX])\text{Var}(Y) = E[\text{Var}(Y \mid X)] + \text{Var}(E[Y \mid X])

Diketahui:

  • E[X]=3E[X] = 3, Var(X)=2\text{Var}(X) = 2

  • E[YX=x]=xE[Y \mid X = x] = x, sehingga E[YX]=XE[Y \mid X] = X

  • Var(YX=x)=x2\text{Var}(Y \mid X = x) = x^2, sehingga Var(YX)=X2\text{Var}(Y \mid X) = X^2

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Hitung E[Var(YX)]E[\text{Var}(Y \mid X)]

E[Var(YX)]=E[X2]E[\text{Var}(Y \mid X)] = E[X^2]

Gunakan E[X2]=Var(X)+(E[X])2=2+9=11E[X^2] = \text{Var}(X) + (E[X])^2 = 2 + 9 = 11.

Langkah 2: Hitung Var(E[YX])\text{Var}(E[Y \mid X])

Var(E[YX])=Var(X)=2\text{Var}(E[Y \mid X]) = \text{Var}(X) = 2

Langkah 3: Terapkan Hukum Variansi Total

Var(Y)=E[Var(YX)]+Var(E[YX])=11+2=13\text{Var}(Y) = E[\text{Var}(Y \mid X)] + \text{Var}(E[Y \mid X]) = 11 + 2 = 13

Hasil Akhir: (e). 1313

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menggunakan E[X2]=(E[X])2=9E[X^2] = (E[X])^2 = 9 — ini salah; E[X2]=Var(X)+(E[X])2=11E[X^2] = \text{Var}(X) + (E[X])^2 = 11.
  • Lupa suku kedua Var(E[YX])\text{Var}(E[Y\mid X]) — hukum variansi total memiliki dua suku.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Mengira Var(Y)=E[Var(YX)]=E[X2]\text{Var}(Y) = E[\text{Var}(Y \mid X)] = E[X^2] saja (menghilangkan suku Var(E[YX])\text{Var}(E[Y \mid X])) → menghasilkan 1111 (pilihan d yang salah).
Red Flags
  • Hukum variansi total: dua suku wajib — jangan hanya ambil satu.
  • E[X2](E[X])2E[X^2] \neq (E[X])^2 kecuali Var(X)=0\text{Var}(X) = 0.

No. 29

Sebuah perusahaan asuransi sedang mempertimbangkan untuk mengambil alih sekelompok polis. Polis-polis dalam kelompok tersebut berdistribusi identik dan saling independen satu sama lain. Setiap polis dalam kelompok memiliki klaim yang berdistribusi eksponensial dengan mean sebesar 100100 dan premi untuk setiap polis sebesar 120120. Perusahaan asuransi tersebut menginginkan probabilitas sebesar 95%95\% dimana premi yang diterima akan cukup untuk menutupi klaim.

Dengan menggunakan approksimasi normal, tentukanlah jumlah minimum polis yang diperlukan dalam kelompok tersebut agar kriteria perusahaan asuransi dipenuhi.

a. 6060
b. 6262
c. 6464
d. 6666
e. 6868

Jawaban No. 29

(e). 6868

FieldIsi
Topik CF2Topik 4 — Inferensi Statistik
Sub-topik4.3 Teorema Limit Pusat
DifficultyHard
Prerequisite2.6 Distribusi Kontinu Umum, 4.2 Distribusi Sampel
Connected Topics4.7 Selang Kepercayaan
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 5.3; Miller Bab 7
Rumus

Distribusi Eksponensial: XiExp(λ)X_i \sim \text{Exp}(\lambda), mean =1/λ= 1/\lambda, variansi =1/λ2= 1/\lambda^2.

CLT: XˉN ⁣(μ,σ2/n)\bar{X} \approx N\!\left(\mu, \sigma^2/n\right) untuk nn besar.

Syarat: P ⁣[Xin120]0,95P\!\left[\sum X_i \leq n \cdot 120\right] \geq 0{,}95

Diketahui:

  • XiExpX_i \sim \text{Exp}, mean μ=100\mu = 100, variansi σ2=1002=10.000\sigma^2 = 100^2 = 10{.}000

  • Premi per polis: 120120

  • Syarat: P[total klaimn×120]0,95P[\text{total klaim} \leq n \times 120] \geq 0{,}95

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Formulasikan Syarat

Sn=X1++XnS_n = X_1 + \cdots + X_n = total klaim, premi total =120n= 120n.

P[Sn120n]0,95P[S_n \leq 120n] \geq 0{,}95

Langkah 2: Standarisasi via CLT

E[Sn]=100nE[S_n] = 100n, Var(Sn)=10.000n\text{Var}(S_n) = 10{.}000n, SD(Sn)=100n\text{SD}(S_n) = 100\sqrt{n}.

P ⁣[Z120n100n100n]=P ⁣[Z20n100n]=P ⁣[Z20n100]=P ⁣[Z0,2n]0,95P\!\left[Z \leq \frac{120n - 100n}{100\sqrt{n}}\right] = P\!\left[Z \leq \frac{20n}{100\sqrt{n}}\right] = P\!\left[Z \leq \frac{20\sqrt{n}}{100}\right] = P\!\left[Z \leq 0{,}2\sqrt{n}\right] \geq 0{,}95

Langkah 3: Tentukan Nilai zz yang Diperlukan

P[Zz]=0,95z=1,645P[Z \leq z] = 0{,}95 \Rightarrow z = 1{,}645 0,2n1,6450{,}2\sqrt{n} \geq 1{,}645 n1,6450,2=8,225\sqrt{n} \geq \frac{1{,}645}{0{,}2} = 8{,}225 n(8,225)2=67,65n \geq (8{,}225)^2 = 67{,}65

Langkah 4: Tentukan Nilai Minimum

Karena nn harus bilangan bulat dan n67,65n \geq 67{,}65, maka nmin=68n_{\min} = 68.

Hasil Akhir: (e). 6868

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Menggunakan z=1,96z = 1{,}96 (untuk dua sisi/95% tengah) alih-alih z=1,645z = 1{,}645 (satu sisi, 95th percentile).
  • Menggunakan σ2=100\sigma^2 = 100 (mean) alih-alih σ2=1002=10.000\sigma^2 = 100^2 = 10{.}000 (variansi Eksponensial =μ2= \mu^2).
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Lupa bahwa “premi cukup untuk menutupi klaim” = one-sided inequality P[Sn120n]0,95P[S_n \leq 120n] \geq 0{,}95.
Red Flags
  • Distribusi Eksponensial: mean =μ= \mu, variansi =μ2= \mu^2 (bukan μ\mu).
  • Probabilitas “cukup untuk menutupi” → ekor kanan satu sisi → z=1,645z = 1{,}645.

No. 30

Misalkan variabel acak kontinu XX dengan fungsi distribusi kumulatif sebagai berikut:

F(x)={0,untuk x<a1e12(xa)2,lainnyaF(x) = \begin{cases} 0, & \text{untuk } x < a \\ 1 - e^{-\frac{1}{2}(x-a)^2}, & \text{lainnya} \end{cases}

Dimana aa merupakan suatu konstanta.

Tentukan persentil ke-75 dari XX.

a. F(0,75)F(0{,}75)
b. a2ln2a - \sqrt{2 \ln 2}
c. a+2ln2a + \sqrt{2 \ln 2}
d. a2ln2a - 2\sqrt{\ln 2}
e. a+2ln2a + 2\sqrt{\ln 2}

Jawaban No. 30

(e). a+2ln2a + 2\sqrt{\ln 2}

FieldIsi
Topik CF2Topik 2 — Variabel Acak Univariat
Sub-topik2.2 Variabel Acak Kontinu
DifficultyMedium
Prerequisite2.4 Transformasi Variabel Acak Univariat
Connected Topics2.6 Distribusi Kontinu Umum
ReferensiHogg-Tanis-Zimm Bab 2.1; Miller Bab 4.1–4.2
Rumus

Persentil ke-pp (0<p<10 < p < 1): nilai xpx_p sedemikian sehingga F(xp)=pF(x_p) = p.

Untuk persentil ke-75: F(x0,75)=0,75F(x_{0,75}) = 0{,}75

Diketahui:

  • F(x)=1e12(xa)2F(x) = 1 - e^{-\frac{1}{2}(x-a)^2} untuk xax \geq a

  • Support: xax \geq a (karena F(x)=0F(x) = 0 untuk x<ax < a)

  • Target: x0,75x_{0,75} dimana F(x0,75)=0,75F(x_{0,75}) = 0{,}75

Langkah Pengerjaan

Langkah 1: Setel Persamaan CDF = 0,75

F(x0,75)=1e12(x0,75a)2=0,75F(x_{0,75}) = 1 - e^{-\frac{1}{2}(x_{0,75}-a)^2} = 0{,}75

Langkah 2: Selesaikan untuk x0,75x_{0,75}

e12(x0,75a)2=10,75=0,25=14e^{-\frac{1}{2}(x_{0,75}-a)^2} = 1 - 0{,}75 = 0{,}25 = \frac{1}{4}

Ambil logaritma natural kedua sisi:

12(x0,75a)2=ln ⁣(14)=ln4=2ln2-\frac{1}{2}(x_{0,75}-a)^2 = \ln\!\left(\frac{1}{4}\right) = -\ln 4 = -2\ln 2 12(x0,75a)2=2ln2\frac{1}{2}(x_{0,75}-a)^2 = 2\ln 2 (x0,75a)2=4ln2(x_{0,75}-a)^2 = 4\ln 2 x0,75a=±2ln2x_{0,75} - a = \pm 2\sqrt{\ln 2}

Langkah 3: Pilih Tanda yang Benar

Karena support xax \geq a, maka x0,75ax_{0,75} \geq a, sehingga:

x0,75=a+2ln2x_{0,75} = a + 2\sqrt{\ln 2}

Verifikasi: F(a+2ln2)=1e2ln2=1eln(1/4)=11/4=0,75F(a + 2\sqrt{\ln 2}) = 1 - e^{-2\ln 2} = 1 - e^{\ln(1/4)} = 1 - 1/4 = 0{,}75

Perhatian: Pilihan (c) adalah a+2ln2a + \sqrt{2\ln 2} dan pilihan (e) adalah a+2ln2a + 2\sqrt{\ln 2}.

2ln22ln22\sqrt{\ln 2} \neq \sqrt{2\ln 2} karena 2ln2=4ln22\sqrt{\ln 2} = \sqrt{4\ln 2} sedangkan 2ln2\sqrt{2\ln 2} berbeda.

Hasil benar adalah 4ln2=2ln2\sqrt{4\ln 2} = 2\sqrt{\ln 2}, yaitu pilihan (e).

Hasil Akhir: (e). a+2ln2a + 2\sqrt{\ln 2}

Jebakan Umum
Kesalahan Konseptual
  • Memilih tanda negatif x0,75=a2ln2x_{0,75} = a - 2\sqrt{\ln 2} — ini di luar support (kurang dari aa).
  • Mengacaukan 2ln22\sqrt{\ln 2} dengan 2ln2\sqrt{2\ln 2}: keduanya berbeda, pilihan (c) adalah jebakan.
Kesalahan Interpretasi Soal
  • Menghitung F(0,75)F(0{,}75) (pilihan a) — ini salah; persentil ke-75 bukan FF dievaluasi di 0,750{,}75, melainkan invers CDF di 0,750{,}75.
Red Flags
  • Persentil ke-pp = F1(p)F^{-1}(p), bukan F(p)F(p).
  • Setelah dapat ±\pm, selalu cek support untuk memilih tanda yang benar.
  • Bedakan 2ln22\sqrt{\ln 2} vs 2ln2\sqrt{2\ln 2}: keduanya bisa muncul di pilihan jawaban.