⑵对于两个随机变量和,在和相等或很接近时,比较和
,可以确定哪个随机变量的性质更适合生产生活实际,适合人们的需要
6. 在有奖摸彩中,一期(发行10000张彩票为一期)有200个奖品是5元的,20个奖品是25元的,5个奖品是100元的.在不考虑获利的前提下,一张彩票的合理价格是多少元?
分析:这是同学们身边常遇到的现实问题,比如福利彩票、足球彩票、奥运彩票等等.一般来说,出台各种彩票,政府要从中收取一部分资金用于公共福利事业,同时也要考虑工作人员的工资等问题.本题的“不考虑获利”的意思是指:所收资金全部用于奖品方面的费用
解:设一张彩票中奖额为随机变量ξ,显然ξ所有可能取的值为0,5,25,100依题
意,可得ξ的分布列为
ξ |
0 |
5 |
25 |
100 |
P |
|
|
|
|
答:一张彩票的合理价格是0.2元.
5. 有A、B两种钢筋,从中取等量样品检查它们的抗拉强度,指标如下:
ξA |
110 |
120 |
125 |
130 |
135 |
|
ξB |
100 |
115 |
125 |
130 |
145 |
P |
0.1 |
0.2 |
0.4 |
0.1 |
0.2 |
|
P |
0.1 |
0.2 |
0.4 |
0.1 |
0.2 |
其中ξA、ξB分别表示A、B两种钢筋的抗拉强度.在使用时要求钢筋的抗拉强度不低于120,试比较A、B两种钢筋哪一种质量较好
分析: 两个随机变量ξA和ξB&都以相同的概率0.1,0.2,0.4,0.1,0.2取5个不同的数值.ξA取较为集中的数值110,120,125,130,135;ξB取较为分散的数值100,115,125,130,145.直观上看,猜想A种钢筋质量较好.但猜想不一定正确,需要通过计算来证明我们猜想的正确性
解:先比较ξA与ξB的期望值,因为
EξA=110×0.1+120×0.2+125×0.4+130×0.1+135×0.2=125,
EξB=100×0.1+115×0.2+125×0.4十130×0.1+145×0.2=125.
所以,它们的期望相同.再比较它们的方差.因为
DξA=(110-125)2×0.1+(120-125) 2 ×0.2+(130-125) 2×0.1+(135-125) 2×0.2=50,
DξB=(100-125)2×0.1+(110-125) 2 ×0.2+(130-125) 2×0.1+(145-125) 2×0.2=165.
所以,DξA < DξB.因此,A种钢筋质量较好
4. 设事件A发生的概率为p,证明事件A在一次试验中发生次数ξ的方差不超过1/4
分析:这是一道纯数学问题.要求学生熟悉随机变量的期望与方差的计算方法,关键还是掌握随机变量的分布列.求出方差Dξ=P(1-P)后,我们知道Dξ是关于P(P≥0)的二次函数,这里可用配方法,也可用重要不等式证明结论
证明:因为ξ所有可能取的值为0,1且P(ξ=0)=1-p,P(ξ=1)=p,
所以,Eξ=0×(1-p)+1×p=p
则 Dξ=(0-p)2×(1-p)+(1-p) 2×p=p(1-p)
3. 有一批数量很大的商品的次品率为1%,从中任意地连续取出200件商品,设其中次品数为ξ,求Eξ,Dξ
分析:涉及产品数量很大,而且抽查次数又相对较少的产品抽查问题.由于产品数量很大,因而抽样时抽出次品与否对后面的抽样的次品率影响很小,所以可以认为各次抽查的结果是彼此独立的.解答本题,关键是理解清楚:抽200件商品可以看作200次独立重复试验,即ξB(200,1%),从而可用公式:Eξ=np,Dξ=npq(这里q=1-p)直接进行计算
解:因为商品数量相当大,抽200件商品可以看作200次独立重复试验,所以ξB(200,1%)因为Eξ=np,Dξ=npq,这里n=200,p=1%,q=99%,所以,Eξ=200×1%=2,Dξ=200×1%×99%=1.98
2. 一盒中装有零件12个,其中有9个正品,3个次品,从中任取一个,如果每次取出次品就不再放回去,再取一个零件,直到取得正品为止.求在取得正品之前已取出次品数的期望.
分析:涉及次品率;抽样是否放回的问题.本例采用不放回抽样,每次抽样后次品率将会发生变化,即各次抽样是不独立的.如果抽样采用放回抽样,则各次抽样的次品率不变,各次抽样是否抽出次品是完全独立的事件.
解:设取得正品之前已取出的次品数为ξ,显然ξ所有可能取的值为0,1,2,3
当ξ=0时,即第一次取得正品,试验停止,则
P(ξ=0)=
当ξ=1时,即第一次取出次品,第二次取得正品,试验停止,则
P(ξ=1)=
当ξ=2时,即第一、二次取出次品,第三次取得正品,试验停止,则
P(ξ=2)=
当ξ=3时,即第一、二、三次取出次品,第四次取得正品,试验停止,则P(ξ=3)=
所以,Eξ=
1.已知,则的值分别是( )
A.; B.; C.; D.
答案:1.D
例1.设随机变量ξ的分布列为
ξ |
1 |
2 |
… |
n |
P |
|
|
… |
|
求Dξ
解:(略)
例2.已知离散型随机变量的概率分布为
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
P |
|
|
|
|
|
|
|
离散型随机变量的概率分布为
|
3.7 |
3.8 |
3.9 |
4 |
4.1 |
4.2 |
4.3 |
P |
|
|
|
|
|
|
|
求这两个随机变量期望、均方差与标准差
解:;
;
;
=0.04, .
点评:本题中的和都以相等的概率取各个不同的值,但的取值较为分散,的取值较为集中.,,,方差比较清楚地指出了比取值更集中.
=2,=0.02,可以看出这两个随机变量取值与其期望值的偏差
例3. 甲、乙两射手在同一条件下进行射击,分布列如下:射手甲击中环数8,9,10的概率分别为0.2,0.6,0.2;射手乙击中环数8,9,10的概率分别为0.4,0.2,0.24用击中环数的期望与方差比较两名射手的射击水平
解:
+(10-9);
同理有
由上可知,,所以,在射击之前,可以预测甲、乙两名射手所得的平均环数很接近,均在9环左右,但甲所得环数较集中,以9环居多,而乙得环数较分散,得8、10环地次数多些.
点评:本题中,和所有可能取的值是一致的,只是概率的分布情况不同.=9,这时就通过=0.4和=0.8来比较和的离散程度,即两名射手成绩的稳定情况
例4.A、B两台机床同时加工零件,每生产一批数量较大的产品时,出次品的概率如下表所示:
A机床 B机床
次品数ξ1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
|
次品数ξ1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
概率P |
0.7 |
0.2 |
0.06 |
0.04 |
|
概率P |
0.8 |
0.06 |
0.04 |
0.10 |
问哪一台机床加工质量较好
解: Eξ1=0×0.7+1×0.2+2×0.06+3×0.04=0.44,
Eξ2=0×0.8+1×0.06+2×0.04+3×0.10=0.44.
它们的期望相同,再比较它们的方差
Dξ1=(0-0.44)2×0.7+(1-0.44)2×0.2+(2-0.44)2
×0.06+(3-0.44)2×0.04=0.6064,
Dξ2=(0-0.44)2×0.8+(1-0.44)2×0.06+(2-0.44)2
×0.04+(3-0.44)2×0.10=0.9264.
∴Dξ1< Dξ2 故A机床加工较稳定、质量较好.
4.其它:
⑴随机变量ξ的方差的定义与一组数据的方差的定义式是相同的;
⑵随机变量ξ的方差、标准差也是随机变量ξ的特征数,它们都反映了随机变量取值的稳定与波动、集中与离散的程度;
⑶标准差与随机变量本身有相同的单位,所以在实际问题中应用更广泛
3.方差的性质:(1);(2);
(3)若ξ-B(n,p),则np(1-p)
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