2.3离散型随机变量的均值与方差.ppt
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1、2.3离散型随机变量离散型随机变量的均值和方差的均值和方差高二数学高二数学 选修选修2-3一、复习回顾一、复习回顾1 1、离散型随机变量的分布列、离散型随机变量的分布列 X2 2、离散型随机变量分布列的性质:、离散型随机变量分布列的性质:(1)pi0,i1,2,;(2)p1p2pi1复习引入复习引入 对于离散型随机变量,可以由它的概率分布列确对于离散型随机变量,可以由它的概率分布列确定与该随机变量相关事件的概率。但在实际问题中,定与该随机变量相关事件的概率。但在实际问题中,有时我们更感兴趣的是随机变量的某些数字特征。例有时我们更感兴趣的是随机变量的某些数字特征。例如,要了解某班同学在一次数学测
2、验中的总体水平,如,要了解某班同学在一次数学测验中的总体水平,很重要的是看平均分;要了解某班同学数学成绩是否很重要的是看平均分;要了解某班同学数学成绩是否“两极分化两极分化”则需要考察这个班数学成绩的方差。则需要考察这个班数学成绩的方差。我们还常常希望我们还常常希望直接通过数字直接通过数字来反映随机变量的某来反映随机变量的某个方面的特征,最常用的有个方面的特征,最常用的有期望与方差期望与方差.二、互动探索二、互动探索1、某人射击、某人射击10次,所得环数分别是:次,所得环数分别是:1,1,1,1,2,2,2,3,3,4;(1)设他所得环数为)设他所得环数为X,求求X的分布列的分布列 (2)求他
3、所得的平均环数是多少?求他所得的平均环数是多少?(1)环数为)环数为X的可能所取的值为什么,的可能所取的值为什么,1,2,3,4,其分布列,其分布列X1234P权数权数加加权权平平均均1、某人射击、某人射击10次,所得环数分别是:次,所得环数分别是:1,1,1,1,2,2,2,3,3,4;(1)设他所得环数为)设他所得环数为X,求求X的分布列的分布列 (2)求他所得的平均环数是多少?求他所得的平均环数是多少?一、离散型随机变量取值的平均值一、离散型随机变量取值的平均值数学期望数学期望一般地,若离散型随机变量一般地,若离散型随机变量X的概率分布为:的概率分布为:则称则称为随机变量为随机变量X的均
4、值或数学期望。的均值或数学期望。它反映了离它反映了离散型随机变量取值的平均水平。散型随机变量取值的平均水平。1 1、随机变量、随机变量的分布列是的分布列是135P0.50.30.2(1)则则E=.2、随机变量、随机变量的分布列是的分布列是2.447910P0.3ab0.2E=7.5,则则a=b=.0.40.1则则 P(Y)=P(aX+b)=P(X=xi)=pi,i=1,2,3,pn p2 p1 P axn+b ax2+b ax1+b Y(2)E(Y)=(ax1+b)p1+(ax2+b)p2+(axn+b)pn若若Y=aX+b,其中,其中a,b为常数,为常数,X为随机变量为随机变量;(1)写出随
5、机变量写出随机变量Y的分布列;的分布列;(2)求求Y的均值。的均值。解解:(1)由题意由题意,知知Y也为随机变量也为随机变量,所以,所以,Y的分布列为:的分布列为:=a(x1p1+x2p2+xnpn)+b(p1+p2+pn)=aE(X)+b即即 E(aX+b)=aE(X)+b 例例例例1 1 篮球比赛中篮球比赛中篮球比赛中篮球比赛中,罚球命中一次得罚球命中一次得罚球命中一次得罚球命中一次得1 1分,不中得分,不中得分,不中得分,不中得0 0分,分,分,分,如果某运动员罚球命中的概率为如果某运动员罚球命中的概率为如果某运动员罚球命中的概率为如果某运动员罚球命中的概率为0.7,0.7,那么他罚球那
6、么他罚球那么他罚球那么他罚球1 1次的得次的得次的得次的得分分分分X X的均值是多少的均值是多少的均值是多少的均值是多少?解解解解:于是有若于是有若于是有若于是有若X X服从二点分布,服从二点分布,服从二点分布,服从二点分布,一般地,如果随机变量一般地,如果随机变量一般地,如果随机变量一般地,如果随机变量X X服从二点分布,那么服从二点分布,那么服从二点分布,那么服从二点分布,那么E(X)=1p+0(1-p)=pE(X)=1p+0(1-p)=p则则则则E(X)=p.E(X)=p.若若X B(n,p)若若X服从二项分布,则服从二项分布,则 E(X)=nP。归纳求离散型随机变量的均值归纳求离散型随
7、机变量的均值(期望期望)的步骤的步骤:、确定离散型随机变量可能的取值。、确定离散型随机变量可能的取值。、写出分布列,并检查分布列的正确与否。、写出分布列,并检查分布列的正确与否。、求出均值、求出均值(期望期望)。1:甲、乙两名射手在同一条件下射击,所得环数:甲、乙两名射手在同一条件下射击,所得环数X1,X2分布列如下:分布列如下:从以数据你能否说明谁的射击水平高?从以数据你能否说明谁的射击水平高?X18910P0.20.60.2X28910P0.40.20.4解解表明甲、乙射击的平均水平没有差别,在多次射击中表明甲、乙射击的平均水平没有差别,在多次射击中平均得分差别不会很大,平均得分差别不会很
8、大,2.2.有有场场赌赌博博,规规则则如如下下:如如掷掷一一个个骰骰子子,出出现现1 1,你你赢赢1010元元;出出现现2 2或或3 3或或4 4,你你输输3 3元元;出出现现5 5或或6 6,不不输输不不赢赢这这场场赌博赌博对你是否有利对你是否有利?对你不利对你不利!劝君莫参加赌博劝君莫参加赌博.X10-30P3、某商场要将单价分别为、某商场要将单价分别为18元元/kg,24元元/kg,36元元/kg的的3种糖果按种糖果按3:2:1的比例混合销售,的比例混合销售,如何对混合糖果定价才合理?如何对混合糖果定价才合理?X182436P解:把解:把3种糖果的价格看成随机变量的概率分布列:种糖果的价
9、格看成随机变量的概率分布列:不一定不一定,其含义是在多次类似的测试中其含义是在多次类似的测试中,他的平均成绩大约是他的平均成绩大约是9090分分例例2 2.一次单元测验由一次单元测验由2020个选择题构成个选择题构成,每个选择题有每个选择题有4 4个选项个选项,其其中有且仅有一个选项正确中有且仅有一个选项正确,每题选对得每题选对得5 5分分,不选或选错不得分不选或选错不得分,满满分分100100分分.学生甲选对任一题的概率为学生甲选对任一题的概率为0.9,0.9,学生乙则在测验中对每学生乙则在测验中对每题都从题都从4 4个选项中随机地选择一个个选项中随机地选择一个.求学生甲和学生乙在这次测验求
10、学生甲和学生乙在这次测验中的成绩的均值中的成绩的均值.解解:设学生甲和学生乙在这次测验中选择正确的选择题个设学生甲和学生乙在这次测验中选择正确的选择题个数分别是数分别是和和,则则 B(20B(20,0.9)0.9),B(20B(20,0.25)0.25),所以所以EE200.9200.91818,EE200.25200.255 5 由于答对每题得由于答对每题得5 5分,学生甲和学生乙在这次测验分,学生甲和学生乙在这次测验中的成绩分别是中的成绩分别是55和和5.5.这样,他们在测验中的成绩这样,他们在测验中的成绩的期望分别是的期望分别是E(5)E(5)5E5E5185189090,E(5)E(5
11、)5E5E55552525思考思考:学生甲在这次测试中的成绩一定会是学生甲在这次测试中的成绩一定会是9090分吗分吗?他的他的均值为均值为9090分的含义是什么分的含义是什么?例例例例3.3.根据气象预报根据气象预报根据气象预报根据气象预报,某地区近期有小洪水的概率为某地区近期有小洪水的概率为某地区近期有小洪水的概率为某地区近期有小洪水的概率为0.25,0.25,有大洪水的概率为有大洪水的概率为有大洪水的概率为有大洪水的概率为0.01.0.01.该地区某工地上有一台大型该地区某工地上有一台大型该地区某工地上有一台大型该地区某工地上有一台大型设备设备设备设备,遇到大洪水时要损失遇到大洪水时要损失
12、遇到大洪水时要损失遇到大洪水时要损失60 00060 000元元元元,遇到小洪水时要损失遇到小洪水时要损失遇到小洪水时要损失遇到小洪水时要损失10 00010 000元元元元.为保护设备为保护设备为保护设备为保护设备,有以下有以下有以下有以下3 3种方案种方案种方案种方案:方案方案方案方案1 1:运走设备运走设备运走设备运走设备,搬运费搬运费搬运费搬运费3 8003 800元元元元;方案方案方案方案2 2:建保护围墙建保护围墙建保护围墙建保护围墙,建设费为建设费为建设费为建设费为2 0002 000元元元元.但围墙只能防但围墙只能防但围墙只能防但围墙只能防小洪水小洪水小洪水小洪水.方案方案方案
13、方案3 3:不采取措施不采取措施不采取措施不采取措施.试比较哪一种方案好试比较哪一种方案好试比较哪一种方案好试比较哪一种方案好?解解解解:用用用用X X1 1,X X2 2和和和和X X3 3分别表示三种方案的损失分别表示三种方案的损失分别表示三种方案的损失分别表示三种方案的损失采用第采用第采用第采用第1 1种方案种方案种方案种方案,无论有无洪水无论有无洪水无论有无洪水无论有无洪水,都损失都损失都损失都损失3 8003 800元元元元,即即即即X X1 1=3 800=3 800采用第采用第采用第采用第2 2种方案种方案种方案种方案,遇到大洪水时遇到大洪水时遇到大洪水时遇到大洪水时,损失损失损
14、失损失2000+60000=620002000+60000=62000元元元元;没有大洪水时没有大洪水时没有大洪水时没有大洪水时,损失损失损失损失20002000元元元元,即即即即于是于是于是于是,E(XE(X2 2)=62000P(X)=62000P(X2 2=62000)+2000P(X=62000)+2000P(X2 2=2000)=2000)E(XE(X1 1)=3800,)=3800,E(XE(X3 3)=60000P(X)=60000P(X3 3=60000)=60000)+10000P(X +10000P(X3 3=10000)+0P(X=10000)+0P(X3 3=0)=0)
15、采用第采用第采用第采用第3 3种方案种方案种方案种方案,有有有有方案方案方案方案3 3:不采取措施不采取措施不采取措施不采取措施.=620000.01+2000(1-0.01)=2600=620000.01+2000(1-0.01)=2600=600000.01+100000.25=3100=600000.01+100000.25=3100显然显然显然显然,采取方案采取方案采取方案采取方案2 2的的的的损失最小损失最小损失最小损失最小,所以可以选择方案所以可以选择方案所以可以选择方案所以可以选择方案2.2.所以对于个别的一次决策,采用方案所以对于个别的一次决策,采用方案所以对于个别的一次决策,
16、采用方案所以对于个别的一次决策,采用方案2 2也不一定是也不一定是也不一定是也不一定是最好的最好的最好的最好的 值得注意的是,上述结论是通过比较值得注意的是,上述结论是通过比较值得注意的是,上述结论是通过比较值得注意的是,上述结论是通过比较“平均损失平均损失平均损失平均损失”而得出的而得出的而得出的而得出的一般地,我们可以这样来理解一般地,我们可以这样来理解一般地,我们可以这样来理解一般地,我们可以这样来理解“平均损失平均损失平均损失平均损失”:假设问题中的气象情况多次发生,那么采用方案假设问题中的气象情况多次发生,那么采用方案假设问题中的气象情况多次发生,那么采用方案假设问题中的气象情况多次
17、发生,那么采用方案2 2将会使损失减到最小将会使损失减到最小将会使损失减到最小将会使损失减到最小由于洪水是否发生以及洪水发生的大小都是随机的,由于洪水是否发生以及洪水发生的大小都是随机的,由于洪水是否发生以及洪水发生的大小都是随机的,由于洪水是否发生以及洪水发生的大小都是随机的,1口袋中有5个球,编号为1,2,3,4,5,从中任取3个球,以表示取出球的最大号码,则E值的是()A4B4.5 C4.75 D53若随机变量B(n,0.6),且E3,则P(1)的值是()A20.44 B20.45 C30.44 D30.64BAC4已知X的概率分布如下,E(X)7.5,则a_.X4a910P0.30.1
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- 2.3 离散 随机变量 均值 方差
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