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文档简介
第二章——概率第二章——概率2.4正态分布[学习目标]1.利用实际问题的直方图,了解正态分布曲线的特点及曲线所表示的意义.2.了解变量落在区间(μ-σ,μ+σ],(μ-2σ,μ+2σ],(μ-3σ,μ+3σ]的概率大小.3.会用正态分布去解决实际问题.2.4正态分布[学习目标]1预习导学
挑战自我,点点落实2课堂讲义
重点难点,个个击破3当堂检测
当堂训练,体验成功1预习导学 挑战自我,点点落实2[知识链接]1.在频率分布直方图中,纵坐标的含义是
,用小矩形的
表示数据落在该组中的频率,在折线图中,随着分组越来越多,其越来越接近于一条
.面积光滑的曲线[知识链接]面积光滑的曲线答μ可取任意实数,表示平均水平的特征数,EX=μ;σ>0表示方差,DX=σ2.一个正态曲线方程由μ,σ唯一确定,π和e为常数,x为自变量,x∈R.答μ可取任意实数,表示平均水平的特征数,EX=μ;σ>0表3.若随机变量X~N(μ,σ2),则X是离散型随机变量吗?答若X~N(μ,σ2),则X不是离散型随机变量,由正态分布的定义:P(a<X≤b)=
f(x)dx可知,X可取(a,b]内的任何值,故X不是离散型随机变量,它是连续型随机变量.3.若随机变量X~N(μ,σ2),则X是离散型随机变量吗?答[预习导引]1.正态曲线服从正态分布的随机变量叫做正态随机变量,简称正态变量。正态变量概率密度曲线的函数表达式为f(x)=
,
x∈R,其中μ和σ是参数,且σ>0,μ∈R.参数μ和σ分别为正态变量的数学期望和标准差.因此正态分布通常记作
,正态变量的概率密度函数的的图象叫做正态曲线.N(μ,σ2)[预习导引]N(μ,σ2)2.正态曲线的性质(1)曲线在x轴
,并且关于直线
对称;(2)曲线在
时处于最高点,并且由此向左右两边延伸时,曲线逐渐降低,呈现“中间高,两边低”的形状.(3)曲线的形状由参数σ确定,σ
,曲线越“矮胖”,σ
,曲线越“瘦高”.上方x=μx=μ越大越小2.正态曲线的性质上方x=μx=μ越大越小3.正态总体在三个特殊区间内取值的概率值及3σ原则P(μ-σ<X≤μ+σ)=
;P(μ-2σ<X≤μ+2σ)=
;P(μ-3σ<X≤μ+3σ)=
.68.3%95.4%99.7%3.正态总体在三个特殊区间内取值的概率值及3σ原则68.3%由P(μ-3σ<X≤μ+3σ)=99.7%,知正态总体几乎总取值于区间(μ-3σ,μ+3σ)之内.而在此区间以外取值的概率只有0.3%,通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生.在实际应用中,通常认为服从于正态分布N(μ,σ2)的随机变量X只取(μ-3σ,μ+3σ)之间的值,并简称之为3σ原则.由P(μ-3σ<X≤μ+3σ)=99.7%,知正态总体几乎总要点一正态曲线例1如图为某地成年男性体重的正态曲线图,请写出其正态分布密度函数,并求P(|X-72|<20).要点一正态曲线则P(|X-72|<20)=P(|X-μ|<2σ)=P(μ-2σ<X<μ+2σ)=P(μ-2σ<X≤μ+2σ)-P(X=μ+2σ)=95.4%-0=95.4%.则P(|X-72|<20)=P(|X-μ|<2σ)=P(μ-规律方法利用图象求正态密度函数的解析式,关键是找对称轴x=μ与最值
,这两点确定以后,相应参数μ,σ的值便确定了.规律方法利用图象求正态密度函数的解析式,关键是找对称轴x=跟踪演练1如图所示是一个正态曲线.试根据该图象写出其正态分布的概率密度函数的解析式,求出总体随机变量的期望和方差.跟踪演练1如图所示是一个正态曲线.试根据该图象写出其正态分解从给出的正态曲线可知,该正态曲线关于直线x=20对称,最大值是
,所以μ=20.于是正态变量概率密度函数的解析式是解从给出的正态曲线可知,该正态曲线关于直线x=20对称,最总体随机变量的均值是μ=20,总体随机变量的均值是μ=20,要点二利用正态分布求概率例2设ξ~N(1,22),试求:(1)P(-1<ξ≤3);解∵ξ~N(1,22),∴μ=1,σ=2,P(-1<ξ≤3)=P(1-2<ξ≤1+2)=P(μ-σ<ξ≤μ+σ)=68.3%要点二利用正态分布求概率(2)P(3<ξ≤5);解∵P(3<ξ≤5)=P(-3<ξ≤-1),(2)P(3<ξ≤5);(3)P(ξ≥5).(3)P(ξ≥5).规律方法解答此类题目的关键在于运用3σ原则将给定的区间转化为用μ加上或减去几个σ来表示;当要求服从正态分布的随机变量的概率所在的区间不对称时,不妨先通过分解或合成,再通过求其对称区间概率的一半解决问题.经常用到如下转换公式:①P(x≥a)=1-P(x<a);②若b<μ,则P(X<μ-b)=规律方法解答此类题目的关键在于运用3σ原则将给定的区间转化跟踪演练2某人从某城市的南郊乘公交车前往北区火车站,由于交通拥挤,所需时间X(单位:分)近似服从正态分布N(50,102),求他在(30,60]分内赶到火车站的概率.解∵X~N(50,102),∴μ=50,σ=10.∴P(30<X≤60)=P(30<X≤50)+P(50<X≤60)跟踪演练2某人从某城市的南郊乘公交车前往北区火车站,由于交即他在(30,60]分内赶到火车站的概率是81.85%.即他在(30,60]分内赶到火车站的概率是81.85%.要点三正态分布的实际应用例3工厂制造的某机械零件的尺寸X服从正态分布N(4,
),问在一次正常的试验中,取1000个零件时,不属于区间(3,5)这个尺寸范围的零件大约有多少个?要点三正态分布的实际应用∴不属于区间(3,5)的概率为P(X≤3)+P(X≥5)=1-P(3<X<5)=1-P(4-1<X<4+1)=1-P(μ-3σ<X<μ+3σ)=1-99.7%
=0.3%,∴1000×0.3%=3(个),即不属于区间(3,5)这个尺寸范围的零件大约有3个.∴不属于区间(3,5)的概率为规律方法
解答此类题目的关键在于将所求的问题向(μ-σ,μ+σ),(μ-2σ,μ+2σ),(μ-3σ,μ+3σ)这三个区间进行转化,然后利用上述区间的概率求出相应概率,在此过程中用到化归思想和数形结合的思想.规律方法解答此类题目的关键在于将所求的问题向(μ-σ,μ跟踪演练3某设备在正常运行时,产品的质量服从正态分布,其参数为μ=500g,σ2=1,为了检验设备运行是否正常,质量检查员需要随机地抽取产品,测量其质量.当检验员随机地抽取一个产品,测得其质量为504g时,他立即要求停止生产,检查设备.他的决定是否有道理呢?解如果设备正常运行,产品质量服从正态分布N(μ,σ2),根据3σ原则可知,产品质量在μ-3σ=500-3=497(g)和μ+3σ=500+3=503(g)之间的概率为99.7%,跟踪演练3某设备在正常运行时,产品的质量服从正态分布,其参而质量超出这个范围的概率只有0.3%,这是一个几乎不可能出现的事件.但是检验员随机抽取的产品为504g,这说明设备的运行极可能不正常,因此检验员的决定是有道理的.而质量超出这个范围的概率只有0.3%,这是一个几乎不可能出现1.如图是当σ取三个不同值σ1,σ2,σ3的三种正态曲线N(0,σ2)的图象,那么σ1,σ2,σ3的大小关系是(
)A.σ1>1>σ2>σ3>0B.0<σ1<σ2<1<σ3C.σ1>σ2>1>σ3>0D.0<σ1<σ2=1<σ31234D1.如图是当σ取三个不同值σ1,σ2,σ3的三种正态曲线N(12342.把一个正态曲线a沿着横轴方向向右移动2个单位,得到新的一条曲线b.下列说法中不正确的是(
)A.曲线b仍然是正态曲线B.曲线a和曲线b的最高点的纵坐标相等12342.把一个正态曲线a沿着横轴方向向右移动2个单位,得1234C.以曲线b为概率密度曲线的总体的均值比以曲线a为概率密度曲线的总体的均值大2D.以曲线b为概率密度曲线的总体的方差比以曲线a为概率密度曲线的总体的方差大2答案D1234C.以曲线b为概率密度曲线的总体的均值比以曲线a为概12343.正态分布N(0,1)在区间(-2,-1)和(1,2)上取值的概率为P1,P2,则二者大小关系为(
)A.P1=P2 B.P1<P2
C.P1>P2 D.不确定解析根据正态曲线的特点,图象关于x=0对称,可得在区间(-2,-1)和(1,2)上取值的概率P1,P2相等.A12343.正态分布N(0,1)在区间(-2,-1)和(1,4.一批灯泡的使用时间X(单位:小时)服从正态分布N(10000,4002),求这批灯泡中“使用时间超过10800小时”的概率.解依题意μ=104,σ=400.∴P(104-800<X≤104+800)=P(μ-2σ<X≤μ+2σ)=95.4%.由正态分布性质知P(X≤104-800)=P(X>104+800)故2P(X>10800)+P(104-800<X≤104+800)=1,12344.一批灯泡的使用时间X(单位:小时)服从正态分布N(101234故使用时间超过10800小时的概率为22.8%.1234故使用时间超过10800小时的概率为22.8%.课堂小结1.理解正态分布的概念和正态曲线的性质.2.正态总体在某个区间内取值的概率求法:(1)熟记P(μ-σ<X≤μ+σ),P(μ-2σ<X≤μ+2σ),P(μ-3σ<X≤μ+3σ)的值.(2)充分利用正态曲线的
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