概统2.3 随机变量的分布函数与连续型的随机变量.ppt
定义2 设X为一个随机变量，对任意实数x，称 F(x)=P(X x)为 X 的分布函数.基本性质：(1)F(x)单调不降；(2)有界：0F(x)1，F()=0，F(+)=1；(3)右连续.2.3 随机变量随机变量的分布函数与连续型的随机变量的分布函数与连续型的随机变量48 F(x)是分段阶梯函数,在 X 的可能取值 xk 处发生间断,间断点为第一类跳跃间断点,在间断点处有跃度 pk.离散随机变量及分布函数其中 .49例例2.3.1已知 X 的分布列如下：X 0 1 2P 1/3 1/6 1/2求 X 的分布函数.解：50X 0 1 2P 0.4 0.4 0.2解：例例2.3.2已知 X 的分布函数如下,求 X 的分布列.51定义3设随机变量X 的分布函数为F(x),则称 X 为连续随机变量，若存在非负可积函数 f(x)，满足：称 f(x)为概率密度函数，简称密度函数.52p.d.f.f(x)的性质的性质q q 常利用这两个性质检验一个函数能否作为连续性 r.v.的 d.f.q 在 f(x)的连续点处，f(x)描述了X 在 x 附近单位长度的区间内取值的概率53xf(x)xF(x)分布函数与密度函数 几何意义54注意:对于连续型r.v.X,P(X=a)=0其中 a 是随机变量 X 的一个可能的取值命题命题 连续r.v.取任一常数的概率为零强调强调 概率为概率为0(1)的事件未必不发生的事件未必不发生(发生发生)事实上55对于连续型 r.v.Xbxf(x)a56xf(x)a57连续型1.密度函数 X p(x)(不唯一)2.4.P(X=a)=0离散型1.分布列:pn=P(X=xn)(唯一)2.F(x)=3.F(a+0)=F(a);P(a a 和 B=Y a 独立，解:因为 P(A)=P(B),P(AB)=P(A)+P(B)P(A)P(B)从中解得且 P(AB)=3/4,求常数 a.且由A、B 独立，得=2P(A)P(A)2=3/4从中解得:P(A)=1/2,由此得 0a a)例2.3.461 设 X p(x)，且 p(x)=p(x)，F(x)是 X 的分布函数，则对任意实数 a0，有()F(a)=1 F(a)=F(a)=F(a)F(a)=2F(a)1练习162练习练习2 2 已知某型号电子管的使用寿命 X 为连续r.v.,其 d.f.为(1)求常数 c (3)已知一设备装有3个这样的电子管,每个电子管能否正常工作相互独立,求在使用的最初1500小时只有一个损坏的概率.(2)计算例例1 1 63解解(1)令c=1000(2)64(3)设A 表示一个电子管的寿命小于1500小时设在使用的最初1500小时三个电子管中损坏的个数为 Y65(1)均匀分布均匀分布常见的连续性随机变量的分布常见的连续性随机变量的分布若 X 的 d.f.为则称 X 服从区间(a,b)上的均匀分布均匀分布或称 X 服从参数为 a,b的均匀分布均匀分布.记作均匀分布均匀分布66X 的分布函数为67xf(x)abxF(x)ba68即 X 落在(a,b)内任何长为 d c 的小区间的概率与小区间的位置无关,只与其长度成正比.这正是几何概型的情形.进行大量数值计算时,若在小数点后第k 位进行四舍五入,则产生的误差可以看作服从 的 r.v.随机变量应用场合应用场合69例例 秒表最小刻度值为0.01秒.若计时精度是取最近的刻度值,求使用该表计时产生的随机误差X 的 d.f.并计算误差的绝对值不超过0.004秒的概率.解解 X 等可能地取得区间所以上的任一值，则70(2)指数分布指数分布若 X 的d.f.为则称 X 服从 参数为 的指数分布记作X 的分布函数为 0 为常数指数分布指数分布711xF(x)0 xf(x)072对于任意的 0 a b,应用场合应用场合 用指数分布描述的实例有：随机服务系统中的服务时间电话问题中的通话时间无线电元件的寿命动物的寿命 指数分布常作为各种“寿命”分布的近似73若 X(),则故又把指数分布称为故又把指数分布称为“永远年轻永远年轻”的分布的分布指数分布的“无记忆性无记忆性”事实上命题年轻年轻74解解(1)例例4 4 假定一大型设备在任何长为 t 的时间内发生故障的次数 N(t)(t),求(1)相继两次故障的时间间隔 T 的概率分布;(2)设备已正常运行小时的情况下,再正常(3)运行 10 小时的概率.例例4 475即(2)由指数分布的“无记忆性”76(3)正态分布正态分布若X 的 d.f.为则称 X 服从参数为 ,2 的正态分布记作 X N(,2)为常数，正态分布正态分布 亦称高斯(Gauss)分布77N(-3,1.2)78f(x)的性质的性质：q 图形关于直线 x=对称,即在 x=时,f(x)取得最大值在 x=时,曲线 y=f(x)在对应的点处有拐点曲线 y=f(x)以 x 轴为渐近线曲线 y=f(x)的图形呈单峰状f(+x)=f(-x)性质性质7980q f(x)的两个参数：的两个参数：位置参数即固定 ,对于不同的 ,对应的 f(x)的形状不变化，只是位置不同 形状参数固定 ，对于不同的，f(x)的形状不同.若 1 2 则比x=2 所对应的拐点更靠近直线 x=附近值的概率更大.x=1 所对应的拐点前者取 81Showfn1,fn3大小几何意义 大小与曲线陡峭程度成反比数据意义 大小与数据分散程度成正比82正态变量的条件 若 r.v.X 受众多相互独立的随机因素影响 每一因素的影响都是微小的 且这些正、负影响可以叠加则称 X 为正态 r.v.83可用正态变量描述的实例极多：各种测量的误差；人体的生理特征；工厂产品的尺寸；农作物的收获量；海洋波浪的高度；金属线抗拉强度；热噪声电流强度；学生的考试成绩；84一种重要的正态分布一种重要的正态分布是偶函数，分布函数记为标准正态标准正态其值有专门的表供查.标准正态分布N(0,1)密度函数86-xx87对一般的正态分布：X N(,2)其分布函数作变量代换88例例5 5 设 X N(1,4),求 P(0 X 1.6)解解P380 附表3例例5 589例例6 6 已知且 P(2 X 4)=0.3,求 P(X 0).解一解一例例6 690解二解二 图解法0.2由图0.391例例 3 原理设 X N(,2),求解解一次试验中,X 落入区间(-3,+3)的概率为 0.9974,而超出此区间可能性很小由3 原理知，当3 原理原理92标准正态分布的上 分位数 z设 X N(0,1),0 3故至少要进行 4 次独立测量才能满足要求.95X,求其密度函数 f(x).ABCh.M 问问 题题每周一题每周一题6 6在高为 h 的 ABC 中任取一点M,点 M 到 AB 的距离为随机变量X,求其密度函数 f(x).问问 题题ABCh.M96每周一题每周一题7 问问 题题 上海某年有 9万名高中毕业生参加高考,结果有5.4万名被各类高校录取.考试满分为600分，540分以上有2025人,360分以下有13500人.试估计高校录取最低分.97在高为 h 的 ABC 中任取一点M,点 M 到 AB 的距离为随机变量附录附录X,如何求其密度函数 f(x)？ABCh.M 思考题题 附录附录 9899
