2.1 随机变量及其分布.pdf
《2.1 随机变量及其分布.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2.1 随机变量及其分布.pdf(60页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、2.1 2.1 随机变量及其分布随机变量及其分布一、随机变量的概念一、随机变量的概念二、离散型随机变量二、离散型随机变量三、连续型随机变量三、连续型随机变量四、随机变量的分布函数四、随机变量的分布函数随机变量的概念随机变量的概念 通过对随机试验的观察和研究,可以发现有不少通过对随机试验的观察和研究,可以发现有不少试验结果是直接用试验结果是直接用数值形式数值形式表示的,如骰子的点表示的,如骰子的点数、射击命中次数、灯泡的寿命等数、射击命中次数、灯泡的寿命等;而另外而另外有些试有些试验结果虽然没有用数值表示验结果虽然没有用数值表示,但也可将其与某确定但也可将其与某确定的数字对应起来的数字对应起来,
2、如抛硬币出现的“正面”或“,如抛硬币出现的“正面”或“反面”现象,可以分别计为“反面”现象,可以分别计为“1和“和“0。在讨论随机试验结果时,总可以用一个变量的取在讨论随机试验结果时,总可以用一个变量的取值来表示值来表示.这种用来表示随机事件的变量,由于他这种用来表示随机事件的变量,由于他的取值与某随机事件对应,能否取到某值是随机的取值与某随机事件对应,能否取到某值是随机会而定的,我们称之为会而定的,我们称之为随机变量随机变量.随机变量是研究随机现象的一个重要工具,也是随机变量是研究随机现象的一个重要工具,也是概率论的一个基本概念概率论的一个基本概念.随机变量随机变量定义定义2.1.1(随机变
3、量随机变量):假如一个变量在数轴上的:假如一个变量在数轴上的取值依赖于随机现象的基本结果,则称此变量为取值依赖于随机现象的基本结果,则称此变量为随机变量随机变量,常用,常用大写字母大写字母X、Y、Z等表示等表示,其取值其取值用用小写小写x、y、z等表示等表示.例例1: 在掷一在掷一枚枚骰骰子子试验中,试用随机变量表示试验中,试用随机变量表示(1)掷出点数恰好为掷出点数恰好为1”;(2)掷出点数为偶数”掷出点数为偶数”; (3)掷出的点数不小于掷出的点数不小于4”这些随机事件”这些随机事件.解:设解:设X为掷出骰子的点数,易知为掷出骰子的点数,易知X的一切可能取的一切可能取值为值为1, 2, 3
4、, 4, 5和和6(每次抛掷前不能预知究竟会出每次抛掷前不能预知究竟会出现几点现几点,故它取值具有随机性故它取值具有随机性),则则X是一随机变量是一随机变量.(1) X=1可表示“掷出点数恰好为可表示“掷出点数恰好为1的随机事件的随机事件.(2) X=2k, k=1,2,3可表示“掷出的点数为偶数”可表示“掷出的点数为偶数”.(3) X 4可表示“掷出的点数不小于可表示“掷出的点数不小于4.4练习练习从有从有2个一级品,个一级品,3个二级品的产品中随机取出个二级品的产品中随机取出3个产个产品,如果用品,如果用X表示取出的产品中是一级品的数表示取出的产品中是一级品的数.求求X的取值,并求相应的概
5、率的取值,并求相应的概率解:解:X可能取值是可能取值是0,1,2. 用用A1,A2表示表示2个一级品个一级品,B1, B2,B3表示表示3个二级品个二级品,从中取出从中取出3个产品的可能情况:个产品的可能情况:B1B2B3 B1B2A1 B1B2A2 B1B3A1 B1B3A2 B2B3A1 B2B3A2 B1A1A2 B2A1A2 B3A1A2即即 X=0 = B1B2B3 X=1 = B1B2A1,B1B2A2,B1B3A1,B1B3A2,B2B3A1,B1B2A2 X=2 = B1A1A2,B2A1A2,B3A1A2 概率值:概率值:P(X=0)=1/10,P(X=1)= 6/10, P
6、(X=2)=3/10。随机变量举例随机变量举例例例2:试用随机变量描述下列随机事件:试用随机变量描述下列随机事件:(l)抛硬币恰好正面抛硬币恰好正面 向上向上;(2)抽检抽检n (n2)个产品不合格品不超个产品不合格品不超过过2个个;(3)某十字路口一分钟内经过的车辆数目超过某十字路口一分钟内经过的车辆数目超过1辆辆;(4)一台电视机的使用寿命超过一台电视机的使用寿命超过10000小时小时.解:解: (1)记硬币正面朝上事件为记硬币正面朝上事件为X=1,正面朝下事件为正面朝下事件为X=0;则则易知易知X为随机变量为随机变量;X=1即表示即表示 “抛硬币恰好正面向上”“抛硬币恰好正面向上”.(2
7、)设抽检出的不合格品数为设抽检出的不合格品数为Y,则,则Y的一切可取值为的一切可取值为0,1,2, .,n,显然,显然Y是一个随机变量是一个随机变量;Y 2即表示“不合格品不超即表示“不合格品不超过过2个”事件个”事件.(3)设某十字路口一分钟内经过的车辆数目为设某十字路口一分钟内经过的车辆数目为Z,则,则Z的一切的一切可取值为可取值为: 1,2,.,n, .,显然,显然Z是一个随机变量是一个随机变量;Z 1即表示即表示“一分钟内经过的车辆数目超过“一分钟内经过的车辆数目超过1辆”事件辆”事件.(4)设一台电视机的使用寿命为设一台电视机的使用寿命为T小时,则小时,则T的一切可能取值的一切可能取
8、值为为0,+ )中的任意实数,显然中的任意实数,显然T是一个随机变量是一个随机变量; T 10000 即表示“该电视机的使用寿命超过即表示“该电视机的使用寿命超过10000小时”的随机事件小时”的随机事件.6随机变量的分类随机变量的分类按随机变量的取值情况,可将其分为两类按随机变量的取值情况,可将其分为两类: :(1) (1) 离散型随机变量离散型随机变量:只可能取有限个或无限可列:只可能取有限个或无限可列个值。个值。(2) (2) 非离散型随机变量非离散型随机变量:可能取任何实数,情况较:可能取任何实数,情况较复杂。复杂。而非离散型随机变量中最常用的为而非离散型随机变量中最常用的为连续型随机
9、变量连续型随机变量(它的值域是一个或若干个区间)。(它的值域是一个或若干个区间)。今后我们主要研究离散型和连续型随机变量。今后我们主要研究离散型和连续型随机变量。7离散型随机变量的概率分布离散型随机变量的概率分布定义定义2.1.2:如果随机变量如果随机变量X只能取只能取有限个或可列个有限个或可列个可可能值能值,这些取值依次记为这些取值依次记为x1, x2, xn,且这些不同,且这些不同取值取值的概率是确定的的概率是确定的,记记pn=P(X =xn) (n=1,2,);则则称称X为为离散型离散型随机变量,随机变量,而这组概率而这组概率pn称为随机变量称为随机变量X的的概率函数概率函数,又称又称X
10、的的概率分布、分布概率分布、分布律、分布列律、分布列。其中其中 X = x1, X = x2, , X = xn, 构成一完备事构成一完备事件组。因此件组。因此概率函数具有如下性质概率函数具有如下性质:(1)1,2,.(2)01nnnppn8概率分布表概率分布表(分布列、分布律分布列、分布律)为直观起见,将随机变量的可能取值及相应概率排为直观起见,将随机变量的可能取值及相应概率排列成列成概率分布表概率分布表如下:如下:Xx1x2xnPp1p2pn一般所说的离散型随机变量的一般所说的离散型随机变量的分布分布就是指它的就是指它的概率概率函数或概率分布表函数或概率分布表. .概率函数的两个性质中的性
11、质概率函数的两个性质中的性质(2)(2)经常在解题中构经常在解题中构成解方程的一个条件成解方程的一个条件. . .(请记请记住!)9课堂练习课堂练习2232( ),1,2,3,42(2)( ),0,1,2,3,425(3)( )2 ,1,2, ,xxp xxxpxxp xxn1检查下面的数列是否能组成一个概率分布:(1)10例题与解答例题与解答袋中有袋中有5张卡片,其中标有数字张卡片,其中标有数字2的有的有1张,标有数张,标有数字字1及及3的卡片各有两张。从袋中一次随机抽取的卡片各有两张。从袋中一次随机抽取3张,张,用用X表示取到的表示取到的3张卡片上的最大数字。求张卡片上的最大数字。求X的分
12、布。的分布。解:解:X只能取只能取2或或3两个值两个值. X23P0.10.93511(2)10P XC12212323359(3)10C CC CP XC(3)1(2)P XP X 更简单因此,X的分布列为11例题与解答例题与解答例例1 一批产品的废品率为一批产品的废品率为5%, 从中任意抽取从中任意抽取一个一个进进行检验行检验, 用随机变量用随机变量X来描述废品出现的情况来描述废品出现的情况. 并写并写出出X的分布的分布.解解 用用X表示出现废品的情况表示出现废品的情况, 则它只能取则它只能取0或或1两个两个值值. X=0表示“产品为合格”表示“产品为合格”, X=1 表示“产品表示“产品
13、为废品”为废品”, 则概率分布表如下则概率分布表如下X01P0.950.05即即P(X =0)=0.95, P(X =1)=0.05, 或可写为:或可写为:P(X =k)=0.05k0.951-k(k=0,1)12两点分布两点分布两点分布两点分布: 只有两个可能取值的随机变量只有两个可能取值的随机变量X所服从的所服从的分布分布, 称为两点分布。其概率函数为:称为两点分布。其概率函数为:P(X=xk)=pk(k=1,2)。亦称。亦称X服从两点分布服从两点分布。概率分布表为概率分布表为:Xx1x2Pp1p2xp1p2x1x2概率分布图为:概率分布图为:130-1分布分布0-1分布分布: 只取只取0
14、和和1两个值的随机变量所服从的分布两个值的随机变量所服从的分布称称(参数为参数为p的的)为为0-1分布分布. 其概率函数为:其概率函数为:P(X =k)=pk(1-p)1-k(k=0,1)概率分布表为概率分布表为:X01P1-pp概率分布图为:概率分布图为:x1pp011服从服从0 0- -1 1分布分布的随机变量所的随机变量所描述的试验称描述的试验称伯努利试验。伯努利试验。( (试验结果两试验结果两状态状态) )14例题与解答例题与解答例例2 产品有一产品有一,二二,三等品及废品三等品及废品4种种, 其一其一,二二,三等品三等品率和废品率分别为率和废品率分别为60%, 10%, 20%, 1
15、0%, 任取一个任取一个产品检验其质量产品检验其质量, 用随机变量用随机变量X 描述检验结果并画出描述检验结果并画出其概率函数图其概率函数图.解解 令“令“X=k与产品为与产品为k等品等品(k=1,2,3)相对应相对应, X=0与产品为与产品为废品废品相对应相对应. X是一个随机变量是一个随机变量, 它可以取它可以取0,1,2,3这这4个值个值. 依题意依题意,P(X=0)=0.1P(X=1)=0.6P(X=2)=0.1P(X=3)=0.2则可列出概率分布表并画出概率分布图则可列出概率分布表并画出概率分布图:15续上页续上页(概率分布表及概率分布图概率分布表及概率分布图)X0123P0.10.
16、60.10.2x01230.11pX的分布律:的分布律:X的概率分布图:16例题与解答例题与解答例例3 用随机变量描述掷一颗骰子的试验情况用随机变量描述掷一颗骰子的试验情况解解 令令X表示掷一颗骰子出现的点数表示掷一颗骰子出现的点数, 它可取它可取1到到6共共6个自然数个自然数, 相应的概率都是相应的概率都是1/6, 列成概率分布表和概列成概率分布表和概率分布图如下:率分布图如下: (离散型均匀分布特例特例)X123456P1/61/61/61/61/61/661P0123456x18例题与解答例题与解答例例4 社会上定期发行某种奖券社会上定期发行某种奖券, 每券每券1元元, 中奖率为中奖率为
17、p, 某某人每次购买人每次购买1张奖券张奖券, 如果没有中奖下次再继续购买如果没有中奖下次再继续购买1张张, 直到中奖为止直到中奖为止. 求该人购买次数求该人购买次数X的分布的分布.解解 “X =1表示第一次购买的奖券中奖表示第一次购买的奖券中奖, 依题意:依题意: P(X =1)=pX =2表示购买两次奖券表示购买两次奖券, 但第一次未中奖但第一次未中奖, 其概率为其概率为1-p, 而第二次中奖而第二次中奖, 其概率为其概率为p. 由于各期奖券中奖与否由于各期奖券中奖与否相互独立相互独立, 所以:所以:P(X =2)=(1-p)p;X =i表示购买表示购买i次次, 前前i-1次都未中奖次都未
18、中奖, 而第而第i次中奖次中奖, 所以:所以: P(X =i)=(1-p)i-1p由此,得到由此,得到X的概率函数为:的概率函数为:P(X =i)=p(1-p)i-1(i=1,2,)19几何分布几何分布上例中,随机变量上例中,随机变量X的分布为的分布为P(X =i)=p(1-p)i-1(i=1,2,)这类分布称这类分布称几何分布几何分布,此时也称随机变量服从几何分布。此时也称随机变量服从几何分布。这是因为:这是因为:p(1-p)i-1恰是几何级数恰是几何级数的通项。11) 1(,iipqpq11,11ppqppqii显然为:这种几何级数的级数和20几何分布描述的典型问题几何分布描述的典型问题假
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2.1 随机变量及其分布 随机变量 及其 分布
限制150内