常用概率分布 (4)精选PPT.ppt
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1、关于常用概率分布(4)第1页,讲稿共85张,创作于星期日随机事件的观察结果称之为随机变量随机事件的观察结果称之为随机变量随机变量连续型随机变量 某区间概率某区间概率离散型随机变量 某取值概率某取值概率概率密度函概率密度函数数概率分布概率分布第2页,讲稿共85张,创作于星期日一、正态分布的概念和特征一、正态分布的概念和特征常用概率分布常用概率分布 第一节第一节 正态分布正态分布正态分布是自然界最常见的一种分布,正态分布是自然界最常见的一种分布,若指标若指标X X的频率密度曲线对应于数学上的正态分布曲线,的频率密度曲线对应于数学上的正态分布曲线,则称该指标服从正态分布。则称该指标服从正态分布。第3
2、页,讲稿共85张,创作于星期日概率概率密度密度第4页,讲稿共85张,创作于星期日第5页,讲稿共85张,创作于星期日正态分布的密度函数密度函数,即正态曲线的方程为正态曲线的方程为-X+第6页,讲稿共85张,创作于星期日均数为均数为0 0,标准差为,标准差为1 1的正态分布,这种正态分布称为的正态分布,这种正态分布称为标标准正态分布准正态分布。-Z+标准正态分布的密度函数:标准正态分布的密度函数:为标准正态分布的密度函数,即纵坐标的高度为标准正态分布的密度函数,即纵坐标的高度。对于任意一个服从正态分布对于任意一个服从正态分布N(,N(,2 2)的随机变量,的随机变量,可作如下的可作如下的标准化变换
3、标准化变换,也称,也称Z Z变换变换,(教材教材57)57)第7页,讲稿共85张,创作于星期日正态分布的特征正态分布的特征1.关于关于对称。即正态分布以均数为中心,左右对称。即正态分布以均数为中心,左右对称。对称。2.在处取得概率密度函数的最大值,在处有拐点拐点,表现为钟形曲线。即正态曲线在横轴上方均数正态曲线在横轴上方均数处最高。处最高。第8页,讲稿共85张,创作于星期日3.正态分布有两个参数,即均数正态分布有两个参数,即均数和标准差和标准差。是是位置参数位置参数,是是变异度参数变异度参数(形状参数形状参数)。常用。常用N(,2)表示均数为表示均数为,标准差为,标准差为的正态分布;用的正态分
4、布;用N(0,1)表示标准表示标准正态分布。正态分布。4.正态曲线下面积分布有一定规律。横轴上正态曲线下面积分布有一定规律。横轴上正态曲线下的面积等于正态曲线下的面积等于100%或或1。第9页,讲稿共85张,创作于星期日二、正态曲线下面积的分布规律二、正态曲线下面积的分布规律正态方程的积分式正态方程的积分式(分布函数分布函数):F(X)为正态变量X的累计分布函数,反映正态曲线下,横轴尺度自到X的面积,即下侧累计面积。标准正态分布方程积分式标准正态分布方程积分式(分布函数分布函数):(Z)为标准正态变量u的累计分布函数,反映标准正态曲线下,横轴尺度自到Z的面积,即下侧累计面积。第10页,讲稿共8
5、5张,创作于星期日第11页,讲稿共85张,创作于星期日在实际工作中为了方便用查表代替计算(教材(教材432页)页)1)表中曲线下面积为)表中曲线下面积为到到Z的面积。的面积。2)当当,和和X已知时已知时,先求出,先求出Z值,值,再用再用Z值查表,得所求区间占总面积的比例。值查表,得所求区间占总面积的比例。当当和和未知时未知时,要用样本均数和样本标准差,要用样本均数和样本标准差S来估计来估计Z值。值。3)曲线下对称于)曲线下对称于0的区间,面积相等。的区间,面积相等。4)曲线下横轴上的面积为)曲线下横轴上的面积为100%或或1。三、标准正态分布表三、标准正态分布表第12页,讲稿共85张,创作于星
6、期日正态分布是一种对称分布,其对称轴为直线正态分布是一种对称分布,其对称轴为直线X=,即均数,即均数位置,理论上:位置,理论上:1范围内曲线下的面积占总面积的范围内曲线下的面积占总面积的68.27%1.96范围内曲线下的面积占总面积的范围内曲线下的面积占总面积的95%2.58范围内曲线下的面积占总面积的范围内曲线下的面积占总面积的99%实际应用中实际应用中:1S范围内曲线下的面积占总面积的范围内曲线下的面积占总面积的68.27%1.96S范围内曲线下的面积占总面积的范围内曲线下的面积占总面积的95%2.58S范围内曲线下的面积占总面积的范围内曲线下的面积占总面积的99%第13页,讲稿共85张,
7、创作于星期日第14页,讲稿共85张,创作于星期日标准正态分布的标准正态分布的=0,=1,则,则相当于区间相当于区间(-1,1),1.96相当于区间相当于区间(-1.96,1.96),2.58的区间相当于区间的区间相当于区间(-2.58,2.58)。区间区间(-1,1)的面积:的面积:1-2(-1)=1-20.1587=0.6826=68.26%区间区间(-1.96,1.96)的面积:的面积:1-2(-1.96)=1-20.0250=0.9500=95%区间区间(-2.58,2.58)的面积:的面积:1-2(-2.58)=1-20.0049=0.9902=99.02%第15页,讲稿共85张,创作
8、于星期日正态曲线下面积对称,则区间(正态曲线下面积对称,则区间(1.96,)的面积也是)的面积也是0.025。Z取值于(取值于(-1.96,1.96)的概率为)的概率为1-20.025=0.95,即,即X取值在区间取值在区间上的概率为上的概率为95%。例例4-10X服从均数为服从均数为,标准差为,标准差为的正态分布,的正态分布,试估计试估计(1)X取值在区间取值在区间上的概率;(上的概率;(2)X取值在取值在区间区间上的概率;上的概率;先做标准化变化:第16页,讲稿共85张,创作于星期日例例4-11已知某地已知某地1986年年120名名8岁男童身高数岁男童身高数,S=4.79cm,估计,估计(
9、1)该地该地8岁男孩身高在岁男孩身高在130cm以上者占该地以上者占该地8岁男孩总数的百岁男孩总数的百分比;分比;(2)身高界于身高界于120cm128cm者占该地者占该地8岁男孩总数的比例;岁男孩总数的比例;(3)该地该地80%男孩身高集中在哪个范围?男孩身高集中在哪个范围?先做标准化变化先做标准化变化:理论上该地8岁男孩身高在130cm以上者占该地8岁男孩总数的7.21%。第17页,讲稿共85张,创作于星期日(2)第18页,讲稿共85张,创作于星期日(3)查附表查附表1,标准正态分布曲线下左侧面积为,标准正态分布曲线下左侧面积为0.10所对应的所对应的Z值为值为-1.28,所以,所以80%
10、的的8岁男孩身高值集中在岁男孩身高值集中在区间内,即区间内,即116.9cm129.2cm第19页,讲稿共85张,创作于星期日(一)制定医学参考值范围(一)制定医学参考值范围v参考值范围:指特定的参考值范围:指特定的“正常正常”人群的解剖、生理、生化、免疫等各人群的解剖、生理、生化、免疫等各种数据的波动范围。种数据的波动范围。v制定参考值范围的步骤:制定参考值范围的步骤:1.选择选择“正常正常”人作为调查对象。人作为调查对象。2.样本含量足够大。样本含量足够大。3.确定取单侧还是取双侧正常值范围。确定取单侧还是取双侧正常值范围。4.选择适当的百分界限。选择适当的百分界限。5.选择适当的方法。选
11、择适当的方法。四、四、正态分布的应用正态分布的应用第20页,讲稿共85张,创作于星期日v估计医学参考值范围的方法:估计医学参考值范围的方法:1.正态近似法正态近似法:适用于正态分布或近似正态分布的资料。:适用于正态分布或近似正态分布的资料。2.百分位数法百分位数法:适用于偏态分布资料。:适用于偏态分布资料。过低异常过低异常过低异常过低异常过高异常过高异常过高异常过高异常第21页,讲稿共85张,创作于星期日例例4-12某地调查某地调查120名健康女性血红蛋白,直方图显示,名健康女性血红蛋白,直方图显示,其分布近似于正态分布,得均数为其分布近似于正态分布,得均数为117.4g/L,标准差为,标准差
12、为10.2g/L,试估计该地正常女性血红蛋白的,试估计该地正常女性血红蛋白的95%医学参考医学参考值范围。值范围。分析:分析:正常人的血红蛋白过高过低均为异常,要制定双侧正正常人的血红蛋白过高过低均为异常,要制定双侧正常值范围。常值范围。该指标的该指标的95%医学参考值范围为医学参考值范围为第22页,讲稿共85张,创作于星期日例例3.6某地调查某地调查110名正常成年男子的第一秒肺通气名正常成年男子的第一秒肺通气量,得均数为量,得均数为4.2L,标准差为,标准差为0.7L,试估计该地正常成年,试估计该地正常成年男子第一秒肺通气量的男子第一秒肺通气量的95%参考值范围。参考值范围。该地正常成年男
13、子第一秒肺通气量的该地正常成年男子第一秒肺通气量的95%参考值范参考值范围为:不低于围为:不低于3.052L。分析:分析:正常人的第一秒肺通气量近似正态分布,且只以过低正常人的第一秒肺通气量近似正态分布,且只以过低为异常,要制定单侧下限。为异常,要制定单侧下限。第23页,讲稿共85张,创作于星期日例例3某年某市调查了某年某市调查了200例正常成人血铅含量例正常成人血铅含量(g/100g)如下,试估计该市成人血铅含量的如下,试估计该市成人血铅含量的95%医学参医学参考值范围。考值范围。第24页,讲稿共85张,创作于星期日分析:血铅的分布为偏态分布,且血铅含量只以过高为分析:血铅的分布为偏态分布,
14、且血铅含量只以过高为异常,要用百分位数法制定单侧上限。异常,要用百分位数法制定单侧上限。第25页,讲稿共85张,创作于星期日二、质量控制二、质量控制为了控制实验中的检测误差,常用2S作上下警戒线,以3S作为上下控制线。这里的2S和3S可视为1.96S和2.58S的约数。其依据是正常情况下检测误差是服从正态分布的。但影响某一指标的随机因素很多,如果该指标的随机波动属于随机误差,则往往符合正态分布,如果不服从正态分布,则有可能存在系统误差7条线分别表示的意义第26页,讲稿共85张,创作于星期日判断异常的判断异常的8 8种情况是:种情况是:v有一个点距中心线的距离超过有一个点距中心线的距离超过3 3
15、个标准差(个标准差(控制限控制限以外)以外)v在中心线的一侧连续有在中心线的一侧连续有9 9个点个点v连续连续6 6个点稳定地增加或减少个点稳定地增加或减少v连续连续1414个点交替上下个点交替上下v连续连续3 3个点中有两个点距中心线距离超过个点中有两个点距中心线距离超过2 2个标准差(个标准差(警戒限警戒限以外)以外)v连续连续5个点中有个点中有4个点距中心线距离超过个点距中心线距离超过1个标准差个标准差v中心线一侧或两侧连续中心线一侧或两侧连续15个点距中心线距离都超出个点距中心线距离都超出1个标准差以内个标准差以内v中心线一侧或两侧连续中心线一侧或两侧连续8个点距中心线距离都超出个点距
16、中心线距离都超出1个标准差范围。个标准差范围。第27页,讲稿共85张,创作于星期日三、统计处理方法的理论基础三、统计处理方法的理论基础如如统计描述中计算算术平均数、标准差、统计描述中计算算术平均数、标准差、统计推断中进行总体均数置信区间估计、统计推断中进行总体均数置信区间估计、t检验、检验、F检验、相关与回归等分析检验、相关与回归等分析第28页,讲稿共85张,创作于星期日(一)成败型实验(一)成败型实验(BernoulliBernoulli实验实验)在医学卫生领域的许多实验或观察中,人们感兴趣的是在医学卫生领域的许多实验或观察中,人们感兴趣的是某事件是否发生。如用白鼠做某药物的毒性实验,关心的
17、是某事件是否发生。如用白鼠做某药物的毒性实验,关心的是白鼠是否死亡;某种新疗法临床实验观察患者是否治愈;观白鼠是否死亡;某种新疗法临床实验观察患者是否治愈;观察某指标的化验结果是否呈阳性等察某指标的化验结果是否呈阳性等。将我们关心的事件将我们关心的事件A A出出现称为成功,不出现称为失败,这类试验就称为成现称为成功,不出现称为失败,这类试验就称为成-败型实验。败型实验。指定性资料中的二项分类实验。指定性资料中的二项分类实验。第二节第二节二项分布二项分布(教材教材48页和页和60页页)一、二项分布的概念与特征一、二项分布的概念与特征第29页,讲稿共85张,创作于星期日 成成-败型败型(Berno
18、ulliBernoulli)实验序列:实验序列:满足以下三个条件的满足以下三个条件的n n次实验构成的序列称为成次实验构成的序列称为成-败型实验序败型实验序列。列。1 1)每次实验结果,只能是两个互斥的结果之一()每次实验结果,只能是两个互斥的结果之一(A A或非或非A A)。)。2)2)相同的实验条件下,每次实验中事件相同的实验条件下,每次实验中事件A A的发生具有相同的的发生具有相同的概率概率。3)3)各次实验独立。各次的实验结果互不影响。各次实验独立。各次的实验结果互不影响。第30页,讲稿共85张,创作于星期日(二)二项分布的概率函数(二)二项分布的概率函数 二项分布是指在只能产生两种可
19、能结果(如二项分布是指在只能产生两种可能结果(如“阳性阳性”或或“阴性阴性”)之一的)之一的n次独立重复实验中,当每次试验次独立重复实验中,当每次试验的的“阳性阳性”概率保持不变时,出现概率保持不变时,出现“阳性阳性”的次数的次数X=0,1,2,nX=0,1,2,n的一种概率分布。的一种概率分布。若从阳性率为若从阳性率为的总体中随机抽取大小为的总体中随机抽取大小为n的样本,则的样本,则出现出现“阳性阳性”数为数为X X的概率分布即呈现二项分布的概率分布即呈现二项分布,记作,记作B B(X;(X;n,)或或B(B(n,)。第31页,讲稿共85张,创作于星期日举例举例 设实验白鼠共设实验白鼠共3
20、3只,要求它们同种属、同只,要求它们同种属、同性别、体重相近,且他们有相同的死亡概率,性别、体重相近,且他们有相同的死亡概率,即事件即事件“白鼠用药后死亡白鼠用药后死亡”为为A A,相应死亡概率,相应死亡概率为为。记事件。记事件“白鼠用药后不死亡白鼠用药后不死亡”为为 ,相,相应不死亡概率为应不死亡概率为1-1-。设实验后。设实验后3 3只白鼠中死亡只白鼠中死亡的白鼠数为的白鼠数为X X,则,则X X的可能取值为的可能取值为0 0,1 1,2 2和和3 3,则死亡鼠数为则死亡鼠数为X X的概率分布即表现为二项的概率分布即表现为二项分分布。布。第32页,讲稿共85张,创作于星期日独独立立事事件件
21、的的乘法定理乘法定理互互不不相相容容事事件件的的加法定理加法定理第33页,讲稿共85张,创作于星期日 构成成构成成-败型实验序列的败型实验序列的n次实验中,事件次实验中,事件A A出现出现 的次数的次数X X的概率分布为:的概率分布为:其中其中X=0X=0,1 1,22,n。n n,是二是二项项分布的两个参数分布的两个参数 。对于任何二项分布,总有对于任何二项分布,总有第34页,讲稿共85张,创作于星期日例例4-2 4-2 临床上用针灸治疗某型头疼,有效的概率为临床上用针灸治疗某型头疼,有效的概率为60%60%,现,现以该疗法治疗以该疗法治疗3 3例,其中例,其中2 2例有效的概率是多大?例有
22、效的概率是多大?分析:治疗结果为有效和无效两类,每个患者是否有效不分析:治疗结果为有效和无效两类,每个患者是否有效不受其他病例的影响,有效概率均为受其他病例的影响,有效概率均为0.60.6,符合二项分布的条件。,符合二项分布的条件。2 2例有效的概率是例有效的概率是0.4320.432第35页,讲稿共85张,创作于星期日一例以上有效的概率为:一例以上有效的概率为:或第36页,讲稿共85张,创作于星期日(三)二项分布的特征(三)二项分布的特征1.二项分布的图形特征二项分布的图形特征n,是二项分布的两个参数,所以二项分布的形状取是二项分布的两个参数,所以二项分布的形状取决于决于n,。可以看出,当。
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