解:(1)设顾客所获的奖励额为X.
(i)依题意,得P(X=60)=C11C13C24=12.
即顾客所获的奖励额为60元的概率为12,
(ii)依题意,得X的所有可能取值为20,60.
P(X=60)=12,
P(X=20)=C23C24=12,
即X的分布列为
X 20 60
P 0.5 0.5
所以顾客所获的奖励额的期望为E(X)=20×0.5+60×0.5=40(元).
(2)根据商场的预算,每个顾客的平均奖励额为60元.所以,先寻找期望为60元的可能方案.对于面值由10元和50元组成的情况,如果选择(10,10,10,50)的方案,因为60元是面值之和的最大值,所以期望不可能为60元;如果选择(50,50,50,10)的方案,因为60元是面值之和的最小值,所以期望也不可能为60元,因此可能的方案是(10,10,50,50),记为方案1.
对于面值由20元和40元组成的情况,同理可排除(20,20,20,40)和(40,40,40,20)的方案,所以可能的方案是(20,20,40,40),记为方案2.
以下是对两个方案的分析:
对于方案1,即方案(10,10,50,50),设顾客所获的奖励额为X1,则X1的分布列为
X1 20 60 100
P 16
23
16
X1的期望为E(X1)=20×16+60×23+100×16=60,
X1的方差为D(X1)=(20-60)2×16+(60-60)2×23+(100-60)2×16=16003.
对于方案2,即方案(20,20,40,40),设顾客所获的奖励额为X2,则X2的分布列为
X2 40 60 80
P 16
23
16
X2的期望为E(X2)=40×16+60×23+80×16=60,
X2的方差为D(X2)=(40-60)2×16+(60-60)2×23+(80-60)2×16=4003.
由于两种方案的奖励额的期望都符合要求,但方案2奖励额的方差比方案1的小,所以应该选择方案2