高中数学 第二章 随机变量及其分布 2.3 离散型随机变量的均值与方差 2.3.2 离散型随机变量的方差课件 新人教A版选修23.ppt

2 3 2离散型随机变量的方差 第二章 2 3离散型随机变量的均值与方差 学习目标1 理解取有限个值的离散型随机变量的方差及标准差的概念 2 能计算简单离散型随机变量的方差 并能解决一些实际问题 3 掌握方差的性质 以及两点分布 二项分布的方差的求法 会利用公式求它们的方差 问题导学 达标检测 题型探究 内容索引 问题导学 甲 乙两名工人加工同一种零件 两人每天加工的零件数相等 所得次品数分别为x和y x和y的分布列如下 知识点一方差 标准差的定义及方差的性质 思考1试求e x e y 思考2能否由e x 与e y 的值比较两名工人技术水平的高低 思考3试想用什么指标衡量甲 乙两名工人技术水平的高低 答案不能 因为e x e y 答案方差 梳理 1 方差及标准差的定义设离散型随机变量x的分布列为 方差 d x 标准差 2 方差与标准差的意义随机变量的方差和标准差都反映了随机变量的取值偏离于均值的平均程度 方差或标准差 则随机变量偏离于均值的平均程度 3 方差的性质 d ax b 越小 越小 a2d x 知识点二两点分布与二项分布的方差 p 1 p np 1 p 1 离散型随机变量的方差越大 随机变量越稳定 2 若a是常数 则d a 0 3 离散型随机变量的方差反映了随机变量偏离于均值的平均程度 思考辨析判断正误 题型探究 1 求x2的分布列 例1已知x的分布列如下 类型一求随机变量的方差与标准差 解答 从而x2的分布列为 2 计算x的方差 解答 3 若y 4x 3 求y的均值和方差 解因为y 4x 3 所以e y 4e x 3 2 d y 42d x 11 解答 反思与感悟方差的计算需要一定的运算能力 公式的记忆不能出错 在随机变量x2的均值比较好计算的情况下 运用关系式d x e x2 e x 2不失为一种比较实用的方法 另外注意方差性质的应用 如d ax b a2d x 1 求方差及标准差 跟踪训练1已知 的分布列为 解答 2 设y 2 e 求d y 解 y 2 e d y d 2 e 22d 4 384 1536 解答 例2为防止风沙危害 某地决定建设防护绿化带 种植杨树 沙柳等植物 某人一次种植了n株沙柳 各株沙柳的成活与否是相互独立的 成活率为p 设 为成活沙柳的株数 均值e 为3 标准差为 解答 类型二两点分布与二项分布的方差 1 求n和p的值 并写出 的分布列 的分布列为 2 若有3株或3株以上的沙柳未成活 则需要补种 求需要补种沙柳的概率 解答 解记 需要补种沙柳 为事件a 则p a p 3 反思与感悟解决此类问题第一步是判断随机变量 服从什么分布 第二步代入相应的公式求解 若 服从两点分布 则d p 1 p 若 服从二项分布 即 b n p 则d np 1 p 跟踪训练2某厂一批产品的合格率是98 1 计算从中抽取一件产品为正品的数量的方差 解答 解用 表示抽得的正品数 则 0 1 服从两点分布 且p 0 0 02 p 1 0 98 所以d p 1 p 0 98 1 0 98 0 0196 2 从中有放回地随机抽取10件产品 计算抽出的10件产品中正品数的方差及标准差 解答 解用x表示抽得的正品数 则x b 10 0 98 所以d x 10 0 98 0 02 0 196 例3为选拔奥运会射击选手 对甲 乙两名射手进行选拔测试 已知甲 乙两名射手在一次射击中的得分为两个相互独立的随机变量 甲 乙两名射手在每次射击中击中的环数均大于6环 且甲射中10 9 8 7环的概率分别为0 5 3a a 0 1 乙射中10 9 8环的概率分别为0 3 0 3 0 2 1 求 的分布列 类型三方差的实际应用 解答 解依据题意知 0 5 3a a 0 1 1 解得a 0 1 乙射中10 9 8环的概率分别为0 3 0 3 0 2 乙射中7环的概率为1 0 3 0 3 0 2 0 2 的分布列分别为 2 求 的均值与方差 并以此比较甲 乙的射击技术并从中选拔一人 解答 解结合 1 中 的分布列 可得e 10 0 5 9 0 3 8 0 1 7 0 1 9 2 e 10 0 3 9 0 3 8 0 2 7 0 2 8 7 d 10 9 2 2 0 5 9 9 2 2 0 3 8 9 2 2 0 1 7 9 2 2 0 1 0 96 d 10 8 7 2 0 3 9 8 7 2 0 3 8 8 7 2 0 2 7 8 7 2 0 2 1 21 e e 说明甲平均射中的环数比乙高 又 d d 说明甲射中的环数比乙集中 比较稳定 甲的射击技术好 反思与感悟 1 解题时可采用比较分析法 通过比较两个随机变量的均值和方差得出结论 2 均值体现了随机变量取值的平均大小 在两种产品相比较时 只比较均值往往是不恰当的 还需比较它们的取值偏离于均值的平均程度 即通过比较方差 才能准确地得出更恰当的判断 跟踪训练3甲 乙两个野生动物保护区有相同的自然环境 且野生动物的种类和数量也大致相等 而两个保护区内每个季度发生违反保护条例的事件次数的分布列分别为 解答 试评定两个保护区的管理水平 解甲保护区的违规次数 的均值和方差分别为e 0 0 3 1 0 3 2 0 2 3 0 2 1 3 d 0 1 3 2 0 3 1 1 3 2 0 3 2 1 3 2 0 2 3 1 3 2 0 2 1 21 乙保护区的违规次数 的均值和方差分别为e 0 0 1 1 0 5 2 0 4 1 3 d 0 1 3 2 0 1 1 1 3 2 0 5 2 1 3 2 0 4 0 41 因为e e d d 所以两个保护区内每个季度发生的违规事件的平均次数相同 但甲保护区的违规事件次数相对分散和波动 乙保护区内的违规事件次数更集中和稳定 达标检测 1 已知随机变量x的分布列为 答案 解析 1 2 3 4 5 答案 2 有甲 乙两种水稻 测得每种水稻各10株的分蘖数据 计算出样本均值e x甲 e x乙 方差分别为d x甲 11 d x乙 3 4 由此可以估计a 甲种水稻比乙种水稻分蘖整齐b 乙种水稻比甲种水稻分蘖整齐c 甲 乙两种水稻分蘖整齐程度相同d 甲 乙两种水稻分蘖整齐程度不能比较 1 2 3 4 5 答案 解析 3 同时抛掷两枚质地均匀的硬币10次 设两枚硬币同时出现反面的次数为 则d 等于 1 2 3 4 5 4 已知离散型随机变量x的分布列如下表所示 若e x 0 d x 1 则a b 答案 解析 1 2 3 4 5 解答 5 编号为1 2 3的三位学生随意入座编号为1 2 3的三个座位 每位学生坐一个座位 设与座位编号相同的学生的人数是 求e 和d 1 2 3 4 5 解 的所有可能取值为0 1 3 0表示三位同学全坐错了 有2种情况 即编号为1 2 3的座位上分别坐了编号为2 3 1或3 1 2的学生 1 2 3 4 5 1表示三位同学只有1位同学坐对了 3表示三位同学全坐对了 即对号入座 所以 的分布列为 1 2 3 4 5 1 随机变量的方差和标准差都反映了随机变量取值的稳定与波动 集中与离散的程度 以及随机变量取值偏离于均值的平均程度 方差d x 或标准差越小 则随机变量取值偏离均值的平均程度越小 方差d x 或标准差越