第二章-随机变量及其分布ppt课件.ppt
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1、广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二章第二章 随机变量及其分布随机变量及其分布1 1 随机变量随机变量2 2 离散型随机变量及其分布律离散型随机变量及其分布律3 3 随机变量的分布函数随机变量的分布函数4 4 连续型随机变量及其概率密度连续型随机变量及其概率密度5 5 随机变量的函数的分布随机变量的函数的分布广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的
2、,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1 1 1 随机变量随机变量随机变量随机变量1、对于某些随机试验,其结果本身就是数量。、对于某些随机试验,其结果本身就是数量。例如例如例如例如:掷一颗骰子,观察出现的点数。掷一颗骰子,观察出现的点数。其样本空间为:其样本空间为:将一枚硬币抛三次,观察出现正面的次数。将一枚硬币抛三次,观察出现正面的次数。将一枚硬币抛三次,观察出现正面的次数。将一枚硬币抛三次,观察出现正面的次数。其样本空间为:其样本空间为:在一批灯泡中任意抽取一只,测试
3、它的寿命。在一批灯泡中任意抽取一只,测试它的寿命。在一批灯泡中任意抽取一只,测试它的寿命。在一批灯泡中任意抽取一只,测试它的寿命。其样本空间为:其样本空间为:广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、对于某些随机试验,其结果不是数量。、对于某些随机试验,其结果不是数量。例如例如例如例如:其样本空间为:其样本空间为:其样本空间为:其样本空间为:抛一枚硬币,观察正面、反面出现的情况。抛一枚硬币,观察
4、正面、反面出现的情况。抛一枚硬币,观察正面、反面出现的情况。抛一枚硬币,观察正面、反面出现的情况。某足球队在主场进行一场足球比赛,观察比赛结果。某足球队在主场进行一场足球比赛,观察比赛结果。某足球队在主场进行一场足球比赛,观察比赛结果。某足球队在主场进行一场足球比赛,观察比赛结果。为了处理方便,我们定义一个样本空间上的为了处理方便,我们定义一个样本空间上的“函数函数”:这样定义在样本空间上的函数这样定义在样本空间上的函数X,Y称为随机变量。称为随机变量。广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是
5、根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统随机变量的定义随机变量的定义随机变量的定义随机变量的定义 如果对于试验的每一个可能结果,也就是一个样本点如果对于试验的每一个可能结果,也就是一个样本点e,都对应着一个实数都对应着一个实数X(e),而,而X(e)又是随试验结果的不同而变化又是随试验结果的不同而变化的一个变量,则称它为的一个变量,则称它为随机变量随机变量随机变量随机变量。eX广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比
6、赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例1 1 掷一个硬币掷一个硬币,观察出现的结果观察出现的结果,共有两种情况共有两种情况:若用若用X 表示掷一个硬币出现正面的次数表示掷一个硬币出现正面的次数,则有则有0 01 1即即X(e)是一个随机变量是一个随机变量.广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统实例实例2 2 在有两个孩子的家庭中在有两个孩子的家庭中,考
7、虑其性别考虑其性别,共有共有4 4个样本点个样本点:若用若用X表示该家女孩子的个数时表示该家女孩子的个数时,则有则有可得随机变量可得随机变量X(e e),),广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统几点说明几点说明几点说明几点说明(1)(1)(1)(1)随机变量与普通的函数的区别随机变量与普通的函数的区别随机变量与普通的函数的区别随机变量与普通的函数的区别 随机变量是一个函数随机变量是一个函数 ,
8、但它与普通的函数有着本质但它与普通的函数有着本质的差别的差别 ,普通函数是定义在实数轴上的普通函数是定义在实数轴上的,而随机变量是定而随机变量是定义在样本空间上的义在样本空间上的 (样本空间的元素不一定是实数样本空间的元素不一定是实数).).(2)(2)(2)(2)随机变量的取值具有一定的概率规律随机变量的取值具有一定的概率规律随机变量的取值具有一定的概率规律随机变量的取值具有一定的概率规律 随机变量随着试验的结果不同而取不同的值随机变量随着试验的结果不同而取不同的值,由于试由于试验的各个结果的出现具有一定的概率验的各个结果的出现具有一定的概率,因此随机变量的取因此随机变量的取值也有一定的概率
9、规律值也有一定的概率规律.例例例例 掷一颗骰子,用掷一颗骰子,用X表示出现的点数。则有表示出现的点数。则有 广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统几点说明几点说明几点说明几点说明(1)(1)(1)(1)随机变量与普通的函数的区别随机变量与普通的函数的区别随机变量与普通的函数的区别随机变量与普通的函数的区别 随机变量是一个函数随机变量是一个函数 ,但它与普通的函数有着本质但它与普通的函数有着本质的
10、差别的差别 ,普通函数是定义在实数轴上的普通函数是定义在实数轴上的,而随机变量是定而随机变量是定义在样本空间上的义在样本空间上的 (样本空间的元素不一定是实数样本空间的元素不一定是实数).).(2)(2)(2)(2)随机变量的取值具有一定的概率规律随机变量的取值具有一定的概率规律随机变量的取值具有一定的概率规律随机变量的取值具有一定的概率规律 随机变量随着试验的结果不同而取不同的值随机变量随着试验的结果不同而取不同的值,由于试由于试验的各个结果的出现具有一定的概率验的各个结果的出现具有一定的概率,因此随机变量的取因此随机变量的取值也有一定的概率规律值也有一定的概率规律.随机变量的引入,使我们能
11、用随机变量来描述各种随机随机变量的引入,使我们能用随机变量来描述各种随机现象,使我们有可能利用数学分析的方法对随机试验的结果现象,使我们有可能利用数学分析的方法对随机试验的结果进行深入广泛的研究和讨论。进行深入广泛的研究和讨论。广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统随机变量的分类随机变量的分类随机变量的分类随机变量的分类根据随机变量的取值情况,把随机变量分为两类:根据随机变量的取值情况,把随机变
12、量分为两类:1 1、离散型随机变量、离散型随机变量、离散型随机变量、离散型随机变量 2、非离散型随机变量、非离散型随机变量 所有可能的取值为有限个或可列个。所有可能的取值为有限个或可列个。在整个数轴上取值,或至少有一部分值取某实数区间在整个数轴上取值,或至少有一部分值取某实数区间的全部值。的全部值。非离散型随机变量范围很广,情况比较复杂,其中有非离散型随机变量范围很广,情况比较复杂,其中有一类是很重要的,也是实际中常遇到的随机变量,即一类是很重要的,也是实际中常遇到的随机变量,即 连续型随机变量连续型随机变量连续型随机变量连续型随机变量 在整个数轴上取值或取某个实数区间的全部值。在整个数轴上取
13、值或取某个实数区间的全部值。广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 有些随机变量,它所有可能的取值只有有些随机变量,它所有可能的取值只有有限个有限个有限个有限个或或可可可可列无限多个列无限多个列无限多个列无限多个,称这种随机变量为,称这种随机变量为离散型随机变量离散型随机变量离散型随机变量离散型随机变量。例例例例1 1 1 1 掷两颗骰子出现的点数和掷两颗骰子出现的点数和X,其所有可能的取值为,
14、其所有可能的取值为2,3,4,12,共,共11个可能值。个可能值。(离散型随机变量)(离散型随机变量)例例例例2 2 2 2 某射手对活动靶进行射击,到击中为止,所进行的射击某射手对活动靶进行射击,到击中为止,所进行的射击次数次数Y,其所有可能的取值为,其所有可能的取值为1,2,3,,因无法断言最多,因无法断言最多射击几次就能定能命中目标,故合理地应认为其可能取值射击几次就能定能命中目标,故合理地应认为其可能取值是可列无限多个。是可列无限多个。(离散型随机变量)(离散型随机变量)一、离散型随机变量的定义一、离散型随机变量的定义一、离散型随机变量的定义一、离散型随机变量的定义 2 2 2 2 离
15、散型随机变量及分布律离散型随机变量及分布律离散型随机变量及分布律离散型随机变量及分布律广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统对于离散型随机变量,我们所关心的问题是什么呢?对于离散型随机变量,我们所关心的问题是什么呢?(1)随机变量所有可能的取值有哪些?)随机变量所有可能的取值有哪些?(2)取每个可能值的概率是多少?)取每个可能值的概率是多少?二、离散型随机变量的分布律二、离散型随机变量的分布律二
16、、离散型随机变量的分布律二、离散型随机变量的分布律分布列分布列设随机变量设随机变量X所有可能的取值为所有可能的取值为 且取每一个可能值的概率为且取每一个可能值的概率为 称(称(*)式为随机变量)式为随机变量X的的概率分布概率分布概率分布概率分布(或称为(或称为分布律分布律分布律分布律)。)。(*)(*)式也可表为)式也可表为 广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、离散型随机变量的分布律二、离
17、散型随机变量的分布律二、离散型随机变量的分布律二、离散型随机变量的分布律分布列分布列设随机变量设随机变量X所有可能的取值为所有可能的取值为 且取每一个可能值的概率为且取每一个可能值的概率为 称(称(*)式为随机变量)式为随机变量X的的概率分布概率分布概率分布概率分布(或称为(或称为分布律分布律分布律分布律)。)。(*)(*)式也可表为)式也可表为 三、离散型随机变量分布律的性质三、离散型随机变量分布律的性质三、离散型随机变量分布律的性质三、离散型随机变量分布律的性质1、2、特别地,当随机变量所有可能的特别地,当随机变量所有可能的取值为有限个时(如取值为有限个时(如n个个),有,有广广东东工工业
18、业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例1 已知离散型随机变量已知离散型随机变量X的分布列为的分布列为 试求常数试求常数a。广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例2 设一汽车在开往目的地的道路上需经过四组
19、信号灯,每组信设一汽车在开往目的地的道路上需经过四组信号灯,每组信号灯以号灯以1/2的概率允许或禁止汽车通过,以的概率允许或禁止汽车通过,以X表示汽车首次停下时,表示汽车首次停下时,它已能过的信号灯的组数(设各组信号灯的工作是相互独立的),它已能过的信号灯的组数(设各组信号灯的工作是相互独立的),求求X的分布律的分布律。广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例3 3 某篮球运动员投中篮圈的概率
20、是某篮球运动员投中篮圈的概率是0.90.9,求他两次独立投篮投,求他两次独立投篮投中次数中次数X的概率分布的概率分布.广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例3 3 某篮球运动员投中篮圈的概率是某篮球运动员投中篮圈的概率是0.90.9,求他两次独立投篮投,求他两次独立投篮投中次数中次数X的概率分布的概率分布.解:解:X 所有可能的取值为:所有可能的取值为:P(X=0)=(0.1)(0.1)=0
21、.01 P(X=1)=2(0.9)(0.1)=0.18 P(X=2)=(0.9)(0.9)=0.81 且且 P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)=1从而从而X的概率分布为:的概率分布为:0、1、2广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例4 4 社社会会上上定定期期发发行行某某种种体体育育彩彩票票,每每注注2 2元元,中中奖奖率率为为p。某某人人每每次次随随机机购购买买1 1注注,如如果果没
22、没有有中中奖奖下下次次再再继继续续随随机机购购买买1 1注注,直到中奖为至。求该人购买次数直到中奖为至。求该人购买次数X的分布律。的分布律。具有如上分布律的随机变量具有如上分布律的随机变量X称为服从称为服从几何分布几何分布几何分布几何分布.广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例5 若随机变量若随机变量X所有可能的取值只有一个所有可能的取值只有一个C,求,求X的分布律。的分布律。解解 随机变量
23、随机变量X的分布律为的分布律为 称为称为退化分布退化分布退化分布退化分布。广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、几种重要的离散型随机变量三、几种重要的离散型随机变量三、几种重要的离散型随机变量三、几种重要的离散型随机变量 (一)(一)(一)(一)(0101)分布)分布)分布)分布 设随机变量设随机变量X所有可能的取值为所有可能的取值为0和和1,其分布律为,其分布律为 或写为或写为 则称则称X
24、服从参数为服从参数为p的(的(01)分布。)分布。显然,若试验显然,若试验E只有两个可能的结果只有两个可能的结果A与与 。则在则在E上总上总可以定义一个(可以定义一个(01)分布:)分布:此时,此时,广广东东工工业业大大学学篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、伯努利试验、伯努利试验只有两个可能结果只有两个可能结果A与与 的试验。的试验。很多随机试验,其可能的结果不止两个,但由于人们很多随机试验,其可能的结果不止两
25、个,但由于人们常常只对试验中常常只对试验中某一特定结果某一特定结果是否发生感兴趣,因而也可是否发生感兴趣,因而也可将之归结为将之归结为伯努利试验伯努利试验。1、独立试验序列概型、独立试验序列概型在相同条件下重复进行试验的数学模型。在相同条件下重复进行试验的数学模型。(二)(二)(二)(二)伯努利试验、二项分布伯努利试验、二项分布伯努利试验、二项分布伯努利试验、二项分布 例例 明天的天气可以有多种情况,但若只关心明天是否下雨,明天的天气可以有多种情况,但若只关心明天是否下雨,则观察明天的天气(作为一次独立试验),其结果就只有两则观察明天的天气(作为一次独立试验),其结果就只有两个:个:“下雨下雨
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