2022年随机变量及其分布列.版块三.离散型随机变量的期望与方差.学生版推荐 .pdf
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1、大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 1 离散型随机变量及其分布列离散型随机变量如果在试验中, 试验可能出现的结果可以用一个变量X来表示, 并且X是随着试验的结果的不同而变化的,我们把这样的变量X叫做一个随机变量随机变量常用大写字母,XY表示如果随机变量X的所有可能的取值都能一一列举出来,则称X为离散型随机变量离散型随机变量的分布列将离散型随机变量X所有可能的取值ix与该取值对应的概率ip (1, 2 ,)in列表表示:X1x2xixnxP1p2pipnp我们称这个表为离散型随机变量X的概率分布,或称为离散型随机变量X的分布列2几类典型的随机分布两点分布如果随机变量X的分
2、布列为X10Ppq其中01p,1qp,则称离散型随机变量X服从参数为p的二点分布二点分布举例:某次抽查活动中,一件产品合格记为1,不合格记为0,已知产品的合格率为80%,随机变量X为任意抽取一件产品得到的结果,则X的分布列满足二点分布X10P0.80.2两点分布又称01分布,由于只有两个可能结果的随机试验叫做伯努利试验,所以这种分布又称为伯努利分布超几何分布一般地,设有总数为N件的两类物品, 其中一类有M件, 从所有物品中任取n件()nN,这n件中所含这类物品件数X是一个离散型随机变量,它取值为m时的概率为CC()CmnmMNMnNP Xm(0ml,l为n和M中较小的一个)我们称离散型随机变量
3、X的这种形式的概率分布为超几何分布,也称X服从参数为N,M,n的超几何分布 在超几何分布中, 只要知道N,M和n,就可以根据公式求出X取不同值时的概率()P Xm,从而列出X的分布列知识内容数学期望名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 21 页 - - - - - - - - - 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 二项分布1独立重复试验如果每次试验, 只考虑有两个可能的结果A及A,并且事件A发生的概率相同在相同的条件下,重复地做n次试验
4、,各次试验的结果相互独立,那么一般就称它们为n次独立 重 复 试 验 n次 独 立 重 复 试 验 中 , 事 件A恰 好 发 生k次 的 概 率 为()C(1)kknknnPkpp(0, 1, 2 ,)kn2二项分布若将事件A发生的次数设为X,事件A不发生的概率为1qp,那么在n次独立重复试验中,事件A恰好发生k次的概率是()CkknknP Xkp q,其中0 , 1, 2 ,kn于是得到X的分布列X01knP00Cnnp q111Cnnp qCkknknp q0Cnnnp q由于表中的第二行恰好是二项展开式001110()CCCCnnnkknknnnnnnqpp qp qp qp q各对应
5、项的值,所以称这样的散型随机变量X服从参数为n,p的二项分布,记作(,)XB np二项分布的均值与方差:若离散型随机变量X服从参数为n和p的二项分布,则()E Xnp,()D xnpq (1)qp正态分布1 概率密度曲线:样本数据的频率分布直方图,在样本容量越来越大时,直方图上面的折线所接近的曲线在随机变量中, 如果把样本中的任一数据看作随机变量X,则这条曲线称为X的概率密度曲线曲线位于横轴的上方,它与横轴一起所围成的面积是1,而随机变量X落在指定的两个数ab,之间的概率就是对应的曲边梯形的面积2正态分布定义:如果随机现象是由一些互相独立的偶然因素所引起的,而且每一个偶然因素在总体的变化中都只
6、是起着均匀、微小的作用, 则表示这样的随机现象的随机变量的概率分布近似服从正态分布服从正态分布的随机变量叫做正态随机变量,简称正态变量正态变量概率密度曲线的函数表达式为22()21()2xfxe,xR,其中,是参数,且0,式中的参数和分别为正态变量的数学期望和标准差期望为、标准差为的正态分布通常记作2(,)N正态变量的概率密度函数的图象叫做正态曲线标准正态分布:我们把数学期望为0,标准差为1的正态分布叫做标准正态分布重要结论:正态变量在区间(,),(2,2),(3,3)内,取值的概率分别是68.3%,95.4%,99.7%正态变量在(),内的取值的概率为1,在区间(33),之外的取值的概率是0
7、.3%,故正态变量的取值几乎都在距x三倍标准差之内, 这就是正态分布的3原x=Oyx名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 21 页 - - - - - - - - - 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 则若2()N,( )fx为其概率密度函数, 则称()()( )xFxPxf t dt为概率分布函数,特别的,2(01 )N,称221()2txxedt为标准正态分布函数()()xPx标准正态分布的值可以通过标准正态分布表查得分布函数新课标
8、不作要求,适当了解以加深对密度曲线的理解即可3离散型随机变量的期望与方差1离散型随机变量的数学期望定义:一般地,设一个离散型随机变量X所有可能的取的值是1x,2x,nx,这些值对应的概率是1p,2p,np,则1122()nnE xx px px p,叫做这个离散型随机变量X的均值或数学期望(简称期望)离散型随机变量的数学期望刻画了这个离散型随机变量的平均取值水平2离散型随机变量的方差一般地,设一个离散型随机变量X所有可能取的值是1x,2x,nx,这些值对应的概率是1p,2p,np,则2221122()()( )()nnDXxE xpxE xpxE xp叫做这个离散型随机变量X的方差离散型随机变
9、量的方差反映了离散随机变量的取值相对于期望的平均波动的大小(离散程度) ()D X的算术平方根()Dx叫做离散型随机变量X的标准差,它也是一个衡量离散型随机变量波动大小的量3X为随机变量,ab,为常数,则2()()()()E aXbaEXbD aXba DX,;4 典型分布的期望与方差:二点分布: 在一次二点分布试验中,离散型随机变量X的期望取值为p,在n次二点分布试验中,离散型随机变量X的期望取值为np二项分布:若离散型随机变量X服从参数为n和p的二项分布,则()EXnp,()D xnpq (1)qp超几何分布:若离散型随机变量X服从参数为NMn,的超几何分布,则()nME XN,2()()
10、()(1)n NnNMMDXNN4事件的独立性如果事件A是否发生对事件B发生的概率没有影响,即(|)()P BAP B,这时,我们称两个事件A,B相互独立,并把这两个事件叫做相互独立事件如果事件1A,2A,nA相互独立,那么这n个事件都发生的概率,等于每个事件发生的概率的积, 即1212()()()()nnP AAAP AP AP A,并且上式中任意多个事件iA换成其对立事件后等式仍成立5条件概率对于任何两个事件A和B,在已知事件A发生的条件下, 事件B发生的概率叫做条件概率,用符号 “(|)P BA” 来表示把由事件A与B的交(或积), 记做DAB(或DAB) 名师资料总结 - - -精品资
11、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 21 页 - - - - - - - - - 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 【例 1】投掷 1 枚骰子的点数为,则的数学期望为()A3B3.5C4D4.5【例 2】同时抛掷4枚均匀硬币8 0次,设4枚硬币正好出现2枚正面向上,2枚反面向上的次数为,则的数学期望是()A20B25C30D40【例 3】从123456, , , , ,这 6 个数中任取两个,则两数之积的数学期望为【例 4】一射手对靶射击,直到第一次命中为止,每次
12、命中率为0.6,现共有4颗子弹,命中后尚余子弹数目的期望为()A2.44 B3.376 C2.376 D2.4【例 5】一个篮球运动员投篮一次得3 分的概率为a,得 2 分的概率为b,不得分的概率为c(a、b、01c,) ,已知他投篮一次得分的数学期望为2(不计其它得分情况),则ab的最大值为()A148B124C112D16【例 6】一家保险公司在投保的50 万元的人寿保险的保单中,估计每一千保单每年有15 个理赔, 若每一保单每年的营运成本及利润的期望值为200 元,试求每一保单的保费【例 7】甲乙两人独立解出某一道数学题的概率依次为1212()PPPP,已知该题被甲或乙解出的概率为0.8
13、,甲乙两人同时解出该题的概率为0.3,求:12PP,; 解出该题的人数X的分布列及EX典例分析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 21 页 - - - - - - - - - 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 【例 8】甲、乙、丙三人参加了一家公司的招聘面试,面试合格者可正式签约,甲表示只要面试合格就签约乙、丙则约定:两人面试都合格就一同签约,否则两人都不签约 设每人面试合格的概率都是12,且面试是否合格互不影响求签约人数的数学期望【
14、例 9】某批发市场对某种商品的周销售量(单位:吨)进行统计,最近100周的统计结果如下表所示:周销售量2 3 4 频数20 50 30 根据上面统计结果,求周销售量分别为2 吨, 3 吨和 4 吨的频率; 已知每吨该商品的销售利润为2千元,表示该种商品两周销售利润的和(单位:千元) 若以上述频率作为概率,且各周的销售量相互独立,求的分布列和数学期望【例 10】某项考试按科目A、科目B依次进行,只有当科目A成绩合格时,才可继续参加科目B的考试已知每个科目只允许有一次补考机会,两个科目成绩均合格方可获得证书 现某人参加这项考试,科目A每次考试成绩合格的概率均为23,名师资料总结 - - -精品资料
15、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 21 页 - - - - - - - - - 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 科目B每次考试成绩合格的概率均为12假设各次考试成绩合格与否均互不影响在这项考试过程中,假设他不放弃所有的考试机会,记他参加考试的次数为,求的数学期望E【例 11】某同学如图所示的圆形靶投掷飞镖,飞镖落在靶外 (环数记为0)的概率为0.1,飞镖落在靶内的各个点是椭机的已知圆形靶中三个圆为同心圆,半径分别为30 cm、20 cm、10 cm,飞镖落在不同
16、区域的环数如图中标示设这位同学投掷一次一次得到的环数这个随机变量X,求X的分布列及数学期望1098【例 12】某商场经销某商品,根据以往资料统计,顾客采用的付款期数的分布列为12345P0.40.20.20.10.1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 21 页 - - - - - - - - - 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 商场经销一件该商品,采用1期付款,其利润为200元;分2期或3期付款,其利润为250元;分4期或5期付款,
17、 其利润为300元表示经销一件该商品的利润求事件A:“ 购买该商品的3位顾客中,至少有1位采用1期付款 ” 的概率()P A;求的分布列及期望E【例 13】学校文娱队的每位队员唱歌、跳舞至少会一项,已知会唱歌的有2人,会跳舞的有5人,现从中选2人设为选出的人中既会唱歌又会跳舞的人数,且7(0)10P 求文娱队的人数; 写出的概率分布列并计算期望【例 14】一接待中心有A、B、C、D四部热线电话已知某一时刻电话A、B占线的概率为0.5,电话C、D占线的概率为0.4,各部电话是否占线相互之间没有影响假设该时刻有X部电话占线,试求随机变量X的概率分布和它的期望名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载
18、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 21 页 - - - - - - - - - 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 【例 15】某城市有甲、乙、丙3个旅游景点,一位客人游览这三个景点的概率分别是0.40.50.6,且客人是否游览哪个景点互不影响,设X表示客人离开该城市时游览的景点数与没有游览的景点数之差的绝对值求X的分布及数学期望【例 16】某项选拔共有三轮考核,每轮设有一个问题,能正确回答问题者进入下一轮考核,否则即被淘汰已知某选手能正确回答第一、二、三轮的问题的概率分别
19、为45、35、25,且各轮问题能否正确回答互不影响求该选手被淘汰的概率;该选手在选拔中回答问题的个数记为,求随机变量的分布列与数学期望(注:本小题结果可用分数表示)【例 17】在某次测试中,甲、乙、丙三人能达标的概率分别为0.4,0.5,0.8,在测试过程中,甲、乙、丙能否达标彼此间不受影响 求甲、乙、丙三人均达标的概率;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 21 页 - - - - - - - - - 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS
20、 求甲、乙、丙三人中至少一人达标的概率; 设X表示测试结束后达标人数与没达标人数之差的绝对值,求X的概率分布及数学期望EX【例 18】在 1,2,3,9 这9个自然数中,任取3个数 求这3个数中恰有1个是偶数的概率; 设为这3个数中两数相邻的组数(例如:若取出的数为1,2,3,则有两组相邻的数 1,2 和 2,3,此时的值是 2) 求随机变量的分布列及其数学期望E【例 19】甲、乙、丙三人参加了一家公司的招聘面试,面试合格者可正式签约,甲表示只要面试合格就签约乙、丙则约定:两人面试都合格就一同签约,否则两人都不签约设甲面试合格的概率为12,乙、丙面试合格的概率都是13,且面试是否合格互不影响求
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