离散型随机变量的均值与方差正态分布理.pptx

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1、第1页/共52页一、均值一、均值1一般地，若离散型随机变量一般地，若离散型随机变量X的分布列为的分布列为Xx1x2xixnPp1p2piPn则称则称E(X)为随机变量为随机变量X的均值或数学期望，它反映了离散型随机变量取值的的均值或数学期望，它反映了离散型随机变量取值的x1p1x2p2xipixnpn平均水平平均水平第2页/共52页2若若YaXb，其中，其中a，b为常数，则为常数，则Y也是随机变量，也是随机变量，且且E(aXb).3若若X服从两点分布，则服从两点分布，则E(X)；若若XB(n，p)，则，则E(X).aE(X)bnpp第3页/共52页二、方差二、方差1设离散型随机变量设离散型随机

2、变量X的分布列为的分布列为则则描述了描述了xi(i1,2，n)相对于平均值相对于平均值E(X)的的偏离程度，而偏离程度，而D(X)为这些偏离程度的为这些偏离程度的加权平均，刻画了随机变量加权平均，刻画了随机变量X与其均值与其均值E(X)的的称称D(X)为随机变量为随机变量X的方差，其的方差，其为随机变量为随机变量X的标准差的标准差Xx1x2xixnPp1p2pipn(xiE(X)2平均偏离程度平均偏离程度(xiE(X)2pi算术平方根算术平方根第4页/共52页2D(aXb)3若若X服从两点分布，则服从两点分布，则D(X)a2D(X)4若若XB(n，p)，则，则D(X)p(1p)np(1p)第5

3、页/共52页随机变量的均值、方差与样本均值、方差的关系是怎随机变量的均值、方差与样本均值、方差的关系是怎样的？样的？提示：提示：随机变量的均值、方差是一个常数，样本均值，随机变量的均值、方差是一个常数，样本均值，方差是一个随机变量，随观测次数的增加或样本容量方差是一个随机变量，随观测次数的增加或样本容量的增加，样本的均值、方差趋于随机变量的均值与方的增加，样本的均值、方差趋于随机变量的均值与方差差.第6页/共52页三、正态分布三、正态分布1我们称我们称，(x)的图象为正态分布密度曲线，简称正态曲线的图象为正态分布密度曲线，简称正态曲线第7页/共52页2一般地，如果对于任何实数一般地，如果对于任

4、何实数ab，随机变量，随机变量X满足满足，则称，则称X的分布为正态分布，的分布为正态分布，正态分布完全由参数正态分布完全由参数和和确定，因此正态分布常记作确定，因此正态分布常记作N(，2)如果随机变量如果随机变量X服从正态分布，则记为服从正态分布，则记为XN (，2)第8页/共52页3正态曲线的特点：正态曲线的特点：(1)曲线位于曲线位于x轴轴，与，与x轴不相交；轴不相交；(2)曲线是单峰的，它关于直线曲线是单峰的，它关于直线对称；对称；(3)曲线在曲线在处达到峰值处达到峰值；(4)曲线与曲线与x轴之间的面积为轴之间的面积为；(5)当当一定时，曲线随着一定时，曲线随着的变化而沿的变化而沿x轴平

5、移；轴平移；(6)当当一定时，曲线的形状由一定时，曲线的形状由确定确定越小，曲线越越小，曲线越 “”，表示总体的分布越集中；，表示总体的分布越集中；越大，曲线越越大，曲线越 “”，表示总体的分布越表示总体的分布越上方xx瘦高瘦高矮胖矮胖分散分散1第9页/共52页1设设XB(n，p)，若，若E(X)12，D(X)4，则，则n，p的值分别的值分别为为()A18和和B16和和C20和和D15和和第10页/共52页解析：解析：答案：答案：A第11页/共52页2如图是当如图是当取三个不同值取三个不同值1、2、3的三种正态曲线的三种正态曲线 N(0，2)的图象，那么的图象，那么1、2、3的大小关系是的大小

6、关系是()A11230B01212130D01213解析：解析：由正态曲线知由正态曲线知01210)若若X在在(0,1)内取值的概率为内取值的概率为0.4，则，则X在在(0,2)内取内取值的概率为值的概率为_解析：解析：由正态曲线的对称性知由正态曲线的对称性知X在在(0,1)与与(1,2)内取值的概内取值的概率相同率相同 X在在(0,2)内取值的概率为内取值的概率为0.40.40.8.答案：答案：0.8第15页/共52页5随机变量随机变量X的分布列如下：的分布列如下：其中其中a，b，c成等差数列若成等差数列若E(X)，则，则D(X)的值是的值是_X101Pabc第16页/共52页解析：解析：a

7、bc1.又又 2bac，故故b由由E(X)故故aD(X)答案：答案：第17页/共52页第18页/共52页对随机变量对随机变量X的均值的均值(期望期望)的理解：的理解：(1)均值是算术平均值概念的推广，是概率意义上的平均；均值是算术平均值概念的推广，是概率意义上的平均；(2)E(X)是一个实数，由是一个实数，由X的分布列唯一确定，也就是说随的分布列唯一确定，也就是说随机变量机变量X可以取不同的值，而可以取不同的值，而E(X)是不变的，它描述的是是不变的，它描述的是 X取值的平均状态；取值的平均状态；(3)E(X)的公式直接给出了的公式直接给出了E(X)的求法的求法第19页/共52页(2010衡阳

8、模拟衡阳模拟)一厂家向用户提供的一箱产品共一厂家向用户提供的一箱产品共10件，其中有件，其中有n件次品，用户先对产品进行抽检以决定是否件次品，用户先对产品进行抽检以决定是否接收抽检规则是这样的：一次取一件产品检查接收抽检规则是这样的：一次取一件产品检查(取出的产取出的产品不放回箱子品不放回箱子)，若前三次没有抽查到次品，则用户接收这，若前三次没有抽查到次品，则用户接收这箱产品；若前三次中一抽查到次品就立即停止抽检，并且箱产品；若前三次中一抽查到次品就立即停止抽检，并且用户拒绝接收这箱产品用户拒绝接收这箱产品(1)若这箱产品被用户接收的概率是若这箱产品被用户接收的概率是，求，求n的值；的值；(2

9、)在在(1)的条件下，记抽检的产品件数为的条件下，记抽检的产品件数为X，求，求X的分布列和的分布列和数学期望数学期望第20页/共52页(1)利用古典概型易求利用古典概型易求.(2)X的取值为的取值为1、2、3，求出分布列代入期望公式，求出分布列代入期望公式.第21页/共52页【解解】(1)设设“这箱产品被用户接收这箱产品被用户接收”为事件为事件A，n2.(2)X的可能取值为的可能取值为1,2,3.P(A)=P(X=1)=P(X=2)=P(X=3)=第22页/共52页 X的概率分布列为：的概率分布列为：X123P第23页/共52页1(2010河南六市联考河南六市联考)甲、乙、丙、丁四人参加一家公

10、司的甲、乙、丙、丁四人参加一家公司的招聘面试公司规定面试合格者可签约甲、乙面试合格招聘面试公司规定面试合格者可签约甲、乙面试合格就签约；丙、丁面试都合格则一同签约，否则两人都不签就签约；丙、丁面试都合格则一同签约，否则两人都不签约设每人面试合格的概率都是约设每人面试合格的概率都是，且面试是否合格互，且面试是否合格互不影响求：不影响求：(1)至少有三人面试合格的概率；至少有三人面试合格的概率；(2)恰有两人签约的概率；恰有两人签约的概率；(3)签约人数的数学期望签约人数的数学期望第24页/共52页解：解：(1)设设“至少有至少有3人面试合格人面试合格”为为事件事件A，则则P(A)(2)设设“恰有

11、恰有2人签约人签约”为事件为事件B，“甲、乙两人签约，丙、丁两人都不签约甲、乙两人签约，丙、丁两人都不签约”为事件为事件B1；“甲、乙两人都不签约，丙、丁两人签约甲、乙两人都不签约，丙、丁两人签约”为事件为事件B2；则：则：BB1B2P(B)P(B1)P(B2)第25页/共52页(3)设设X为签约人数为签约人数X的分布列如下：的分布列如下：P(X=0)=P(X=1)=P(X=2)=P(X=3)=P(X=4)=第26页/共52页X01234P第27页/共52页离散型随机变量的分布列刻画了随机变量取值的概离散型随机变量的分布列刻画了随机变量取值的概率规律，随机变量的均值反映了随机变量取值的平均水平

12、，率规律，随机变量的均值反映了随机变量取值的平均水平，方差反映了随机变量稳定于均值的程度，它们从整体和全局方差反映了随机变量稳定于均值的程度，它们从整体和全局上刻画了随机变量，是生产实际中用于方案取舍的重要的理上刻画了随机变量，是生产实际中用于方案取舍的重要的理论依据，一般先比较均值，若均值相同，再用方差来决定论依据，一般先比较均值，若均值相同，再用方差来决定第28页/共52页(2010贵阳模拟贵阳模拟)有甲、乙两个建材厂，都想投标有甲、乙两个建材厂，都想投标参加某重点建设，为了对重点建设负责，政府到两建材参加某重点建设，为了对重点建设负责，政府到两建材厂抽样检查，他们从中各抽取等量的样品检查

13、它们的抗厂抽样检查，他们从中各抽取等量的样品检查它们的抗拉强度指标，其分布列如下：拉强度指标，其分布列如下：第29页/共52页X8910P0.20.60.2Y8910P0.40.20.4其中其中X和和Y分别表示甲、乙两厂材料的抗拉强度，在使用分别表示甲、乙两厂材料的抗拉强度，在使用时要求选择较高抗拉强度指数的材料，越稳定越好试时要求选择较高抗拉强度指数的材料，越稳定越好试从期望与方差的指标分析该用哪个厂的材料从期望与方差的指标分析该用哪个厂的材料第30页/共52页分别计算期望与方差进行分析得出结论分别计算期望与方差进行分析得出结论.第31页/共52页【解解】E(X)80.290.6100.29

14、，D(X)(89)20.2(99)20.6(109)20.20.4；E(Y)80.490.2100.49；D(Y)(89)20.4(99)20.2(109)20.40.8.由此可知，由此可知，E(X)E(Y)9，D(X)D(Y)，从而两厂材料的抗，从而两厂材料的抗拉强度指数平均水平相同，但甲厂材料相对稳定，该选甲厂拉强度指数平均水平相同，但甲厂材料相对稳定，该选甲厂的材料的材料第32页/共52页2A，B两个投资项目的利润分别为随机变量两个投资项目的利润分别为随机变量X1和和X2，根，根据市场分析，据市场分析，X1和和X2的分布列分别为：的分布列分别为：X15%10%P0.80.2X22%8%1

15、2%P0.20.50.3第33页/共52页(1)在在A，B两个项目上各投资两个项目上各投资100万元，万元，Y1和和Y2分别表示投分别表示投资项目资项目A和和B所获得的利润，求方差所获得的利润，求方差D(Y1)，D(Y2)；(2)将将x(0 x100)万元投资万元投资A项目，项目，100 x万元投资万元投资B项目，项目，f(x)表示投资表示投资A项目所得利润的方差与投资项目所得利润的方差与投资B项目所得利润项目所得利润的方差的和求的方差的和求f(x)的最小值，并指出的最小值，并指出x为何值时，为何值时，f(x)取取到最小值到最小值(注：注：D(aXb)a2D(X)第34页/共52页解：解：(1

16、)由题设可知由题设可知Y1和和Y2的分布列分别为的分布列分别为Y1510P0.80.2Y22812P0.20.50.3第35页/共52页E(Y1)50.8100.26，D(Y1)(56)20.8(106)20.24，E(Y2)20.280.5120.38，D(Y2)(28)20.2(88)20.5(128)20.312.第36页/共52页当当x75时，时，f(x)3为最小值为最小值.第37页/共52页正态分布下的概率计算常见的有两类：正态分布下的概率计算常见的有两类：1利用正态分布密度曲线的对称性研究相关概率问题，涉利用正态分布密度曲线的对称性研究相关概率问题，涉及的知识主要是正态曲线关于直线

17、及的知识主要是正态曲线关于直线x对称，及曲线与对称，及曲线与 x轴之间的面积为轴之间的面积为1.2利用利用3原则求概率问题时，要注意把给出的区间或范围原则求概率问题时，要注意把给出的区间或范围与正态变量的与正态变量的，进行对比联系，确定它们属于进行对比联系，确定它们属于(，)，(2，2)，(3，3)中的哪一个中的哪一个第38页/共52页(1)(2009安徽高考安徽高考)若随机变量若随机变量XN(，2)，则，则P(X)_.(2)(2010长沙模拟长沙模拟)某校高考的数学成绩近似服从正态分布某校高考的数学成绩近似服从正态分布N(100,100)，则该校成绩位于，则该校成绩位于(80,120)内的人

18、数占考生总人内的人数占考生总人数的百分比约为数的百分比约为()A22.8%B45.6%C95.44%D97.22%(3)(2010衡阳模拟衡阳模拟)已知随机变量已知随机变量X服从正态分布服从正态分布N(3，2)，若若P(X4)0.2，则，则P(2X3)_.第39页/共52页（1）利用正态曲线的对称性，对称轴为）利用正态曲线的对称性，对称轴为x=.（2）利用）利用3原则原则.（3）利用对称性去解）利用对称性去解.第40页/共52页【解析解析】(1)由正态曲线的性质知由正态曲线的性质知P(x).(2)设该校高考数学成绩为设该校高考数学成绩为X，由，由XN(100,102)知，正态分知，正态分布的两

19、个参数为布的两个参数为100，10，所以，所以P(80X120)P(10020X10020)0.9544.(3)由题意可知曲线关于直线由题意可知曲线关于直线x3对称，故对称，故P(X4)P(X2)0.2，因此，因此P(2X3)0.5P(X2)0.50.20.3.【答案答案】(1)(2)C(3)0.3第41页/共52页3在本例在本例(3)的条件下求的条件下求P(2X4)，P(3X4)解：解：P(2X4)2(0.2)0.6，P(3X4)0.20.3.第42页/共52页第43页/共52页高考中常将相互独立事件、互斥事件、随机变量高考中常将相互独立事件、互斥事件、随机变量的分布列、期望与方差等知识放在

20、一起在解答题中考的分布列、期望与方差等知识放在一起在解答题中考查，主要考查学生运用概率知识解决实际问题的能力查，主要考查学生运用概率知识解决实际问题的能力.2009年四川卷综合考查了上述内容年四川卷综合考查了上述内容,能力强、立意新能力强、立意新.第44页/共52页(2009四川高考四川高考)为振兴旅游业，四川省为振兴旅游业，四川省2009年面向国内发年面向国内发行总量为行总量为2000万张的熊猫优惠卡，向省外人士发行的是熊万张的熊猫优惠卡，向省外人士发行的是熊猫金卡猫金卡(简称金卡简称金卡)，向省内人士发行的是熊猫银卡，向省内人士发行的是熊猫银卡(简称银简称银卡卡)某旅游公司组织了一个有某旅

21、游公司组织了一个有36名游客的旅游团到四川名名游客的旅游团到四川名胜旅游，其中胜旅游，其中是省外游客，其余是省内游客在省外游是省外游客，其余是省内游客在省外游客中有客中有持金卡，在省内游客中有持金卡，在省内游客中有持银卡持银卡第45页/共52页(1)在该团中随机采访在该团中随机采访3名游客，求恰有名游客，求恰有1人持金卡且持银卡人持金卡且持银卡者少于者少于2人的概率；人的概率；(2)在该团的省内游客中随机采访在该团的省内游客中随机采访3名游客，设其中持银卡人名游客，设其中持银卡人数为随机变量数为随机变量X，求，求X的分布列及数学期望的分布列及数学期望E(X)第46页/共52页解解(1)由题意得

22、，省外游客有由题意得，省外游客有27人，其中人，其中9人持金卡；省内人持金卡；省内游客有游客有9人，其中人，其中6人持银卡人持银卡设事件设事件B为为“采访该团采访该团3人中，恰有人中，恰有1人持金卡且持银卡者人持金卡且持银卡者少于少于2人人”，事件，事件A1为为“采访该团采访该团3人中，人中，1人持金卡，人持金卡，0人人持银卡持银卡”，事件，事件A2为为“采访该团采访该团3人中，人中，1人持金卡，人持金卡，1人持人持银卡银卡”P(B)P(A1)P(A2)第47页/共52页所以在该团中随机采访所以在该团中随机采访3人，恰有人，恰有1人持金卡且持银卡者少人持金卡且持银卡者少于于2人的概率是人的概率

23、是第48页/共52页(2)X的可能取值为的可能取值为0,1,2,3.P(X=0)=P(X=0)=P(X=1)=P(X=1)=第49页/共52页所以所以X的分布列为的分布列为X0123P所以所以第50页/共52页2009年高考中，考生主要犯了以下失误：年高考中，考生主要犯了以下失误：(1)“恰有恰有1人持金卡且持银卡者少于人持金卡且持银卡者少于2人人”应分两类做，一定应分两类做，一定不能发生这样的错解：不能发生这样的错解：直接分步是错直接分步是错误的误的(2)X的取法会从的取法会从1开始取值，这里开始取值，这里X取取0、1、2、3，注意准确，注意准确理解理解X的含义且取值，以免失误的含义且取值，以免失误同学们思考一下，在本题同学们思考一下，在本题(2)的条件下设持金卡人数为随机的条件下设持金卡人数为随机变量变量Y，求，求Y的分布列及数学期望的分布列及数学期望E(Y)第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页