2019_2020学年高中数学第2章随机变量及其分布2.3.2离散型随机变量的方差学案新人教A版.docx

2.3.2离散型随机变量的方差学 习 目 标核 心 素 养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(重点)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(难点)1.通过离散型随机变量的方差的学习，体会数学抽象的素养2借助方差解决实际问题，提高数学运算的素养.1离散型随机变量的方差、标准差(1)定义：设离散型随机变量X的分布列为Xx1x2xixnPp1p2pipn则(xiE(X)2描述了xi(i1,2，n)相对于均值E(X)的偏离程度，而D(X)为这些偏离程度的加权平均，刻画了随机变量X与其均值E(X)的平均偏离程度称D(X)为随机变量X的方差，其算术平方根为随机变量X的标准差(2)意义：随机变量的方差和标准差都反映了随机变量取值偏离于均值的平均程度方差或标准差越小，则随机变量偏离于均值的平均程度越小思考：随机变量的方差与样本方差有什么关系？提示随机变量的方差是总体的方差，它是一个常数，样本的方差则是随机变量，是随样本的变化而变化的对于简单随机样本，随着样本容量的增加，样本的方差越来越接近于总体的方差2服从两点分布与二项分布的随机变量的方差(1)若X服从两点分布，则D(X)p(1p)；(2)若XB(n，p)，则D(X)np(1p)3离散型随机变量方差的线性运算性质设a，b为常数，则D(aXb)a2D(X)1若随机变量X服从两点分布，且在一次试验中事件A发生的概率P0.5，则E(X)和D(X)分别为()A0.25；0.5B0.5；0.75C0.5；0.25D1；0.75CE(X)0.5，D(X)0.5(10.5)0.25.2已知随机变量，D()，则的标准差为_的标准差.3已知随机变量的分布列如下表：101P则的均值为_，方差为_均值E()(1)01；方差D()222.求随机变量的方差与标准差【例1】已知X的分布列如下：X101Pa(1)求X2的分布列；(2)计算X的方差；(3)若Y4X3，求Y的均值和方差解(1)由分布列的性质，知a1，故a，从而X2的分布列为X201P(2)法一：(直接法)由(1)知a，所以X的均值E(X)(1)01.故X的方差D(X)222.法二：(公式法)由(1)知a，所以X的均值E(X)(1)01，X2的均值E(X2)01，所以X的方差D(X)E(X2)E(X)2.(3)因为Y4X3，所以E(Y)4E(X)32，D(Y)42D(X)11.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(aXb)a2D(X)1已知的分布列为：010205060P(1)求的方差及标准差；(2)设Y2E()，求D(Y)解(1)E()01020506016，D()(016)2(1016)2(2016)2(5016)2(6016)2384，8.(2)Y2E()，D(Y)D(2E()22D()43841 536.两点分布与二项分布的方差【例2】设X的分布列为P(Xk)Ck5k(k0,1,2,3,4,5)，则D(3X)()A10B30C15D5A由P(Xk)Ck5k(k0,1,2,3,4,5)可知随机变量服从二项分布XB，所以D(X)5，D(3X)9D(X)10.1(变换条件、改变问法)本例题改为随机变量X服从二项分布B(n，p)，且E(3X2)9.2，D(3X2)12.96，求二项分布的参数n，p的值解由E(3X2)9.2，D(3X2)12.96及XB(n，p)知即解得所以二项分布的参数n6，p0.4.2(改变问法)本例题条件不变，求E(3X2)解由例题可知XB，所以E(X)5.故E(3X2)3E(X)27.求离散型随机变量的均值与方差的关注点1写出离散型随机变量的分布列2正确应用均值与方差的公式进行计算3对于二项分布，关键是通过题设环境确定随机变量服从二项分布，然后直接应用公式计算均值、方差的实际应用探究问题1A，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：A机床次品数X10123P0.70.20.060.04B机床次品数X20123P0.80.060.040.10由E(X1)和E(X2)的值能比较两台机床的产品质量吗？为什么？提示不能因为E(X1)00.710.220.0630.040.44.E(X2)00.810.0620.0430.100.44.所以，不能由E(X1)和E(X2)的值比较两台机床的产品质量2在探究1中，试想利用什么指标可以比较A，B两台机床加工质量？提示利用样本的方差方差越小，加工的质量越稳定【例3】甲、乙两名射手在一次射击中得分为两个相互独立的随机变量，已知甲、乙两名射手在每次射击中射中的环数大于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；(2)求，的均值与方差，并以此比较甲、乙的射击技术思路点拨(1)由分布列的性质先求出a和乙射中7环的概率，再列出，的分布列(2)要比较甲、乙两射手的射击水平，需先比较两射手击中环数的均值，然后再看其方差值解(1)由题意得：0.53aa0.11，解得a0.1.因为乙射中10,9,8环的概率分别为0.3,0.3,0.2，所以乙射中7环的概率为1(0.30.30.2)0.2.所以，的分布列分别为(2)由(1)得：E()100.590.380.170.19.2；E()100.390.380.270.28.7；D()(109.2)20.5(99.2)20.3(89.2)20.1(79.2)20.10.96；D()(108.7)20.3(98.7)20.3(88.7)20.2(78.7)20.21.21.由于E()E()，D()D()，说明甲射击的环数的均值比乙高，且成绩比较稳定，所以甲比乙的射击技术好利用均值和方差的意义分析解决实际问题的步骤1比较均值离散型随机变量的均值反映了离散型随机变量取值的平均水平，因此，在实际决策问题中，需先计算均值，看一下谁的平均水平高2在均值相等的情况下计算方差方差反映了离散型随机变量取值的稳定与波动、集中与离散的程度通过计算方差，分析一下谁的水平发挥相对稳定3下结论依据方差的几何意义做出结论2有甲、乙两名学生，经统计，他们在解答同一份数学试卷时，各自的成绩在80分、90分、100分的概率分布大致如下表所示：甲：分数X8090100概率P0.20.60.2乙：分数Y8090100概率P0.40.20.4试分析两名学生的成绩水平解因为E(X)800.2900.61000.290，D(X)(8090)20.2(9090)20.6(10090)20.240，E(Y)800.4900.21000.490，D(Y)(8090)20.4(9090)20.2(10090)20.480，即E(X)E(Y)，D(X)D(X2)，则自动包装机_的质量较好乙因为E(X1)E(X2)，D(X1)D(X2)，故乙