工程统计学优秀PPT.ppt
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1、工程统计学你现在浏览的是第一页,共56页频率分布频率分布直方图直方图数数 学学 情情 景景你现在浏览的是第二页,共56页区区间间号号区区间间频频数数频频率率累累积频积频率率频频率率/组组距距1153.5157.550.05950.05950.0152157.5161.580.09520.15470.0243161.5165.5100.11900.27380.0304165.5169.5150.17860.45340.0455169.5173.5180.21430.66670.0546173.51775180.17860.84520.0457177.5181.580.09520.94050.02
2、48181.5185.550.059510.015第二步:列出频率分布表第二步:列出频率分布表你现在浏览的是第三页,共56页xy频率频率/组距组距中间高,两头低,中间高,两头低,左右大致对称左右大致对称第三步:作出频率分布直方图第三步:作出频率分布直方图你现在浏览的是第四页,共56页频率频率组距组距产品产品尺寸尺寸(mm)ab 若数据无限增多且组距无限缩小,那么若数据无限增多且组距无限缩小,那么频率分布直频率分布直方图的顶边缩小乃至形成一条光滑的曲线,我们称此曲线为方图的顶边缩小乃至形成一条光滑的曲线,我们称此曲线为概率密度曲线概率密度曲线总体在区间总体在区间 内取值的概率内取值的概率概率密度
3、曲线概率密度曲线概率密度曲线概率密度曲线的形状特征的形状特征“中间高,两头低,中间高,两头低,左右对称左右对称”正态密度曲线正态密度曲线你现在浏览的是第五页,共56页正态分布的概念和特征n概念:指变量的概念:指变量的频数或频率呈中间最多频数或频率呈中间最多,两两端端逐渐对称地减少,表现为钟形的一种逐渐对称地减少,表现为钟形的一种概率分布。概率分布。从理论上说,若随机变量从理论上说,若随机变量x的概的概率密度函数为:率密度函数为:则称则称x服从服从均数为均数为,标准差为标准差为2的正态分布。的正态分布。你现在浏览的是第六页,共56页正态分布的特征n均数处最高均数处最高n以均数为以均数为中心,两端
4、对称中心,两端对称n永远不与永远不与x轴相交的轴相交的钟型曲线钟型曲线n有两个参数:有两个参数:均数均数位置参数位置参数,标准差标准差形状(变异度)参数形状(变异度)参数。n正态曲线下的面积分布有正态曲线下的面积分布有一定规律一定规律n正态分布具有正态分布具有可加性可加性你现在浏览的是第七页,共56页正态分布的参数正态分布的参数 1 1 2 2 3 3 标准差相同、均数不同的正态分布曲线标准差相同、均数不同的正态分布曲线你现在浏览的是第八页,共56页正态曲线下面积的分布规律n正态曲线下面积的意义:正态曲线下一定区间内的面积代表变量值落在该区间的概率。整个曲线下的面积为1,代表总概率为1。n曲线
5、下面积的求法:定积分法和标准正态定积分法和标准正态分布法分布法你现在浏览的是第九页,共56页标准正态分布与正态分布的 转换n标准正态分布:指均数为0,标准差为1的正态分布。常称z分布或分布或u分布分布。n标准正态分布与正态分布的转换公式:n n即若即若x服从正态分布服从正态分布N(,2),则),则z就服从就服从均数为均数为0,标准差为,标准差为1的正态分布。的正态分布。你现在浏览的是第十页,共56页标准正态分布标准正态分布u(u)(u)的性质的性质(0)=0.5()=1(-u)=1-(u)你现在浏览的是第十一页,共56页正态分布曲线下的面积正态分布曲线下的面积范围内的面积为范围内的面积为68.
6、27%1.96范围内的面积为范围内的面积为95%2.58范围内的面积占范围内的面积占99%你现在浏览的是第十二页,共56页3原则原则正态总体几乎总取值于区间正态总体几乎总取值于区间 之内之内,而在此区间以外取值的概率只有而在此区间以外取值的概率只有0.26,通常认为通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生这种情况在一次试验中几乎不可能发生.在在实实际际应应用用中中,通通常常认认为为服服从从于于正正态态分分布布N(,2)的的随随机机变变量量只只取取 之之间间的的值值,并称为并称为3原则原则 你现在浏览的是第十三页,共56页n例如例如设随机变量设随机变量X N(0,1),求下列概率:,求下列概率
7、:(1)P(X1);(2)P(X 2.77)解解解解(1)因为)因为P(X1)=1-P(X 1)=1-(1)查正态分布数值表,查正态分布数值表,(1)=0.8413所以所以P(X1)=1-(1)=0.1587(2)因为因为P(X 2.77)=1-P(X 2.77)=1-(2.77)查正态分布数值表,查正态分布数值表,(2.77)=0.9972所以所以P(X 2.77)=1-(2.77)=0.0028正态分布概率表你现在浏览的是第十四页,共56页 (-x)=1-(x)xpOx(-x)-x1-(x)例如例如:设随机变量设随机变量X N(0,1),求:,求:P(X-0.34)P(X-0.34)=P(
8、X-0.34)=P(X 0.34)=1-(0.34)解解解解查正态分布数值表查正态分布数值表,(0.34)=0.6331,所以所以P(X-0.34)=1-(0.34)=0.6331=0.3669你现在浏览的是第十五页,共56页 P(x1Xx2)=P(x1 X x2)=(x2)-(x1)xpOx2(x1)x1(x2)例例设随机变量设随机变量X N(0,1),求:,求:P(-1.80X2.45)因为因为P(-1.80X2.45)=(2.45)-(-1.80)=(2.45)-1-(1.80)查正态分布数值表查正态分布数值表,(2.45)=0.9929,(1.80)=0.9641,所以,所以P(-1.
9、80X2.45)=0.9929-1-0.9641=0.9570解解解解你现在浏览的是第十六页,共56页 一般正态分布的概率计算一般正态分布的概率计算例:若例:若XN(5,1),求求P(6X7)P(6X7)=(7-5)-(6-5)=(2)-(1)=0.9772-0.8413 =0.1359你现在浏览的是第十七页,共56页例例设随机变量服从正态分布求概率解:解:你现在浏览的是第十八页,共56页课堂练习:课堂练习:已知已知XN(0,1),试求:,试求:(1)P(x-1.64)?(2)P(x2.58)=?(3)P(x2.56)=?(4)P(0.34x1.53)=?你现在浏览的是第十九页,共56页课堂练
10、习:课堂练习:已知已知XN(0,1),解:解:P(x-1.64)=1-P(x 1.64)=1-0.9495=0.0505 P(x2.58)=1-P(x 2.58)=1-0.9951=0.0049你现在浏览的是第二十页,共56页课堂练习:课堂练习:已知已知XN(0,1),解:解:(3)P(x2.56)=1-P(x 2.56)=1-0.9948=0.0052(4)P(0.34x1.53)=P(1.53)-P(0.34)=0.9370-0.6331=0.3039你现在浏览的是第二十一页,共56页应用实例应用实例某机器生产的螺栓的长度(cm)服从正态分布,规定长度在范围内为正品,求产品的正品率。解故产
11、品的正品率为你现在浏览的是第二十二页,共56页应用实例应用实例公共汽车车门的高度是按男子与车门碰头的机会在以下来设计的。设男子的身高问车门的高度应如何确定?解设车门高度为则故车门高度应设计为厘米。于是即由于可取你现在浏览的是第二十三页,共56页v正态分布表的使用v依据依据Z值求面积值求面积Pv第一:求某第一:求某Z分数与平均数之间的面积。分数与平均数之间的面积。v例题:假设某年级有例题:假设某年级有2000名学生,其物理考试名学生,其物理考试成绩接近正态分布。已知平均数为成绩接近正态分布。已知平均数为80分,标准分,标准差为差为10分。分。v求:求:80分到分到90分之间的学生有多少人?分之间
12、的学生有多少人?v60分到分到80分之间的学生有多少人?分之间的学生有多少人?你现在浏览的是第二十四页,共56页v解:解:Z1=(90-80)/10=1vZ2=(60-80)/10=-2v查表:查表:p1(80X90)=0.3414vP2(60X80)=0.47225vN1=20000.3414=682.68vN2=20000.47725=954.5v所以,所以,80至至90分间学生大约有分间学生大约有683名,名,v60至至80分之间的学生大约有分之间的学生大约有955名。名。你现在浏览的是第二十五页,共56页v巩固练习假设某年级有假设某年级有2000名学生,其物理考试成绩接近正名学生,其物
13、理考试成绩接近正态分布。已知平均分为态分布。已知平均分为80分,标准差为分,标准差为10分。分。求:求:85分以上的学生有多少人?分以上的学生有多少人?60分以上的学生有多少人?分以上的学生有多少人?答案:解:答案:解:Z1=(85-80)/10=0.5Z2=(60-80)/10=-2查表:查表:p1(X85)=1-p1(X85)=1-p1(0.5)=1-0.6915=0.30852000*0.3085=617P2(X60)=1-p1(X60)=1-p2(-2)=1-(1-p2(2)=1-(1-0.9772)=0.97722000*0.9772=1955你现在浏览的是第二十六页,共56页正常值
14、范围的确定1.选定选定正常人群正常人群,并抽取,并抽取一定的样本含一定的样本含量(一般大样本)。量(一般大样本)。2.根据专业知识确定用根据专业知识确定用单侧或双侧范单侧或双侧范围。围。3.根据需要确定根据需要确定可信度可信度。你现在浏览的是第二十七页,共56页正常值范围的确定步骤4.按资料特点按资料特点选定不同方法计算正常值范选定不同方法计算正常值范围上、下限围上、下限。n正态分布法:正态分布法:适于适于正态分布正态分布资料。资料。对数正态分布的资料取对数后可用对数正态分布的资料取对数后可用正态分布法估计。正态分布法估计。n百分位数法百分位数法:适于:适于偏态分布偏态分布资料或资料或分布不明
15、分布不明类型的资料。所需样本含类型的资料。所需样本含量较大量较大。你现在浏览的是第二十八页,共56页表 正常值范围的界值 正态分布法 百分位数法双侧单 侧 双 侧单 侧下限 上限下限 上限909599 P5P95 P2.5P97.5 P0.5P99.5 P10 P90 P5 P95 P1 P99你现在浏览的是第二十九页,共56页应用实例应用实例 调查某地120名健康女性血红蛋白,其分布近似于正态分布,(g/L),(g/L),试估计该地健康女性血红蛋白的95%参考值范围。n上限为 n下限为 你现在浏览的是第三十页,共56页正态分布应用n质量控制你现在浏览的是第三十一页,共56页频率分布表频率分布
16、表(直方图)【问题问题】我国是世界上严重缺水的国家我国是世界上严重缺水的国家之一,城市缺水问题较为突出,某市政府之一,城市缺水问题较为突出,某市政府为了节约生活用水,计划在本市试行居民为了节约生活用水,计划在本市试行居民生活用水定额管理,即确定一个居民月用生活用水定额管理,即确定一个居民月用水量标准水量标准a a,用水量不超过,用水量不超过a a的部分按平价的部分按平价收费,超出收费,超出a a的部分按议价收费的部分按议价收费.通过抽样调查,获得通过抽样调查,获得100100位居民位居民20072007年的月年的月均用水量如下表(单位:均用水量如下表(单位:t t):):你现在浏览的是第三十二
17、页,共56页3.1 2.5 2.0 2.0 1.5 1.0 1.6 1.8 1.9 1.63.1 2.5 2.0 2.0 1.5 1.0 1.6 1.8 1.9 1.63.4 2.6 2.2 2.2 1.5 1.2 0.2 0.4 0.3 0.43.4 2.6 2.2 2.2 1.5 1.2 0.2 0.4 0.3 0.43.2 2.7 2.3 2.1 1.6 1.2 3.7 1.5 0.5 3.83.2 2.7 2.3 2.1 1.6 1.2 3.7 1.5 0.5 3.83.3 2.8 2.3 2.2 1.7 1.3 3.6 1.7 0.6 4.13.3 2.8 2.3 2.2 1.7 1
18、.3 3.6 1.7 0.6 4.13.2 2.9 2.4 2.3 1.8 1.4 3.5 1.9 0.8 4.33.2 2.9 2.4 2.3 1.8 1.4 3.5 1.9 0.8 4.33.0 2.9 2.4 2.4 1.9 1.3 1.4 1.8 0.7 2.03.0 2.9 2.4 2.4 1.9 1.3 1.4 1.8 0.7 2.02.5 2.8 2.3 2.3 1.8 1.3 1.3 1.6 0.9 2.32.5 2.8 2.3 2.3 1.8 1.3 1.3 1.6 0.9 2.32.6 2.7 2.4 2.1 1.7 1.4 1.2 1.5 0.5 2.42.6 2.7 2
19、.4 2.1 1.7 1.4 1.2 1.5 0.5 2.42.5 2.6 2.3 2.1 1.6 1.0 1.0 1.7 0.8 2.42.5 2.6 2.3 2.1 1.6 1.0 1.0 1.7 0.8 2.42.8 2.5 2.2 2.0 1.5 1.0 1.2 1.8 0.6 2.22.8 2.5 2.2 2.0 1.5 1.0 1.2 1.8 0.6 2.2(4.3-0.24.3-0.2)0.5=8.20.5=8.2思考思考2 2:样本数据中的最大值和最小值样本数据中的最大值和最小值的差称为的差称为极差极差.如果将上述如果将上述100100个数据按个数据按组距为组距为0.50.5进
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