数学人教A版(2019)选修第三册7.2 离散型随机变量及其分布列(共32张ppt)

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名称 数学人教A版(2019)选修第三册7.2 离散型随机变量及其分布列(共32张ppt)
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资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-02-19 17:04:15

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文档简介

(共32张PPT)
第七章 随机变量及其分布
人教A版2019必修第三册
7.2 离散型随机变量及其分布列
1、理解随机变量的意义;
2、学会区分离散型与连续型随机 变量,并能举出离散性随机变量的例子;
3、理解随机变量所表示试验结果的含义,并恰当地定义随机变量。
学习目标
在迎奥运会射击比赛训练中,统计某运动员的射击结果可知,该运动员射击所中环数均在7环(含7环)以上,已知该运动员射击一次命中7环的概率为0.1,射击一次命中7环、8环、9环、10环的概率依次成等差数列.
情景引入
1. 试验与随机试验
凡是对现象的观察或为此而进行的实验,都称之为试验.
(1)试验可以在相同的情形下重复进行;
(2)试验的所有可能结果是明确可知的,并且不止一个;
(3)每次试验总是恰好出现这些结果中的一个,但在一次试验之前却不能肯定这次试验会出现哪一个结果.
我们就称这样的试验是一个随机试验.
一个试验如果满足下述条件:
试验:
随机试验:
求随机事件的概率时,我们往往需要为随机试验建立样本空间,并会涉及样本点和随机事件的表示问题.类似函数在数集与数集之间建立对应关系,如果我们在随机试验的样本空间与实数集之间建立某种对应,将不仅可以为一些随机事件的表示带来方便,而且能更好地利用数学工具研究随机试验.
有些随机试验的样本点与数值有关系,我们可以直接与实数建立对应
关系. 例如,掷一枚骰子,用实数m(m=1, 2, 3, 4, 5, 6)表示“掷出的点数为m”; 又如,掷两枚骰子,样本空间为Ω={(x, y)|x, y=1, 2, , 6},用x+y表示“两枚骰子的点数之和”,样本点(x, y)就与实数x+y对应.
有些随机试验的样本点与数值没有直接关系,我们可以根据问题的需要为每个样本点指定一个数值. 例如,随机抽取一件产品,有“抽到次品”和“抽到正品”两种可能结果,它们与数值无关. 如果“抽到次品”用1表示,“抽到正品”用0表示,即定义
那么这个试验的样本点与实数就建立了对应关系.
类似地,掷一枚硬币,可将试验结果“正面朝上”用1表示,“反面朝上”用0表示;随机调查学生的体育综合测试成绩,可将等级成绩优、良、中等、及格、不及格分别赋值5, 4, 3, 2, 1;等等.
对于任何一个随机试验,总可以把它的每个样本点与一个实数对应. 即通过引人一个取值依赖于样本点的变量X,来刻画样本点和实数的对应关系,实现样本点的数量化. 因为在随机试验中样本点的出现具有随机性,所以变量X的取值也具有随机性.
探究 考察下列随机试验及其引入的变量:
试验1: 从100个电子元件(至少含3个以上次品)中随机抽取三个进行检验,变量X表示三个元件中的次品数;
试验2: 抛掷一枚硬币直到出现正面为止,变量Y表示需要的拋掷次数.
这两个随机试验的样本空间各是什么 各个样本点与变量的值是如何对应的 变量X, Y有哪些共同的特征
对于试验1,如果用0表示“元件为合格品”,1表示“元件为次品”,用0和1组成长度为3的字符串表示样本点,则样本空间Ω1={000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111}. 各样本点与变量X的值的对应关系如下图所示.
探究 考察下列随机试验及其引入的变量:
试验1: 从100个电子元件(至少含3个以上次品)中随机抽取三个进行检验,变量X表示三个元件中的次品数;
试验2: 抛掷一枚硬币直到出现正面为止,变量Y表示需要的拋掷次数.
这两个随机试验的样本空间各是什么 各个样本点与变量的值是如何对应的 变量X, Y有哪些共同的特征
对于试验2,如果用h表示“正面朝上”,t表示“反面朝上”,例如用tth表示第3次才出现“正面朝上”,则样本空间Ω2={h, th, tth, tth, }. Ω2包含无穷多个样本点. 各样本点与变量Y的值的对应关系如下图所示.
一般地,对于随机试验样本空间Ω中的每个样本点ω,都有唯一的实数X(ω)与之对应,我们称X为随机变量.
2. 随机变量和离散型随机变量
在上面两个随机试验中,每个样本点都有唯一的一个实数与之对应. 变量X,Y有如下共同点:
(1) 取值依赖于样本点;(2) 所有可能取值是明确的.
随机变量:
试验1中随机变量X的可能取值为0, 1, 2, 3, 共有4个值;试验2中随机变量Y的可能取值为1, 2, 3, , 有无限个取值,但可以一一列举出来.
可能取值为有限个或可以一一列举的随机变量,我们称为离散型随机变量.
离散型随机变量:
通常用大写英文字母表示随机变量,例如X, Y, Z;用小写英文字母表示随机变量的取值,例如x, y, z.
3. 随机变量与函数的关系
随机变量的定义与函数的定义类似,这里的样本点ω相当于函数定义中的自变量,而样本空间Ω相当于函数的定义域,不同之处在于Ω不一定是数集. 随机变量的取值X(ω)随着试验结果ω的变化而变化,这使我们可以比较方便地表示一些随机事件.
现实生活中,离散型随机变量的例子有很多. 例如,某射击运动员射击一次可能命中的环数X,它的可能取值为0, 1, 2, , 10;某网页在24 h内被浏览的次数Y,它的可能取值为0, 1, 2, ;等等.
现实生活中还有大量不是离散型随机变量的例子. 例如,种子含水量的测量误差X1;某品牌电视机的使用寿命X2;测量某一个零件的长度产生的测量误差X3. 这些都是可能取值充满了某个区间、不能一一列举的随机变量. 本节我们只研究取有限个值的离散型随机变量.
根据问题引入合适的随机变量,有利于我们简洁地表示所关心的随机事件,并利用数学工具研究随机试验中的概率问题.
例如,掷一枚质地均匀的骰子,X表示掷出的点数,则事件“掷出m点”可以表示为{X=m} (m=1, 2, 3, 4, 5, 6),事件“掷出的点数不大于2”可以表示为{X≤2},事件“掷出偶数点”可以表示为{X=2}∪{X=4}∪{X=6},等等.
由掷出各种点数的等可能性,我们还可以得到
这一规律我们还可以用下表来表示.
X 1 2 3 4 5 6
P
随机变量X的概率分布列
4. 随机变量表示随机事件
一般地,设离散型随机变量X的可能取值为x1,x2, ,xn,我们称X取每一个值xi的概率
为X的概率分布列(list of probability distribution),简称分布列.
X x1 x2 xn
P p1 p2 pn
5. 离散型随机变量的分布列
与函数的表示法类似,离散型随机变量的分布列也可以用表格表示,还可以用图形表示. 例如,下图直观地表示了掷骰子试验中掷出的点数X的分布列,称为X的概率分布图.
根据概率的性质,离散型随机变量分布列具有下述两个性质:
6. 离散型随机变量的分布列的性质
利用分布列和概率的性质,可以计算由离散型随机变量表示的事件的概率. 例如,在掷骰子试验中,由概率的加法公式,得事件“掷出的点数不大于2”的概率为
类似地,事件“掷出偶数点”的概率为
根据X的定义,{X=1}=“抽到次品”,{X=0}=“抽到正品”,X的分布列为
解:
例1 一批产品中次品率为 5%,随机抽取1件,定义
求X的分布列.
用表格表示如下:
X 0 1
P 0.95 0.05
两点分布
7. 两点分布
对于只有两个可能结果的随机试验,用A表示“成功”, 表示“失败”,定义
如果P(A)=p,则P( )=1-p,那么X的分布列如下表所示.
X 0 1
P 1-p p
实际上,X为在一次试验中成功(事件A发生)的次数(0或1). 像购买的彩券是否中奖,新生婴儿的性别,投篮是否命中等,都可以用两点分布来描述.
我们称X服从两点分布或0 — 1分布.
由题意得,X的可能取值为1, 2, 3, 4, 5,则X的分布列为
解:
例2 某学校高二年级有 200名学生,他们的体育综合测试成绩分
5个等级,每个等级对应的分数和人数如下表所示.
从这200名学生中任意选取1人,求所选同学分数X的分布列,以及P(X≥4).
用表格表示如下:
等级 不及格 及格 中等 良 优
分数 1 2 3 4 5
人数 20 50 60 40 30
X 1 2 3 4 5
P
设随机挑选的2台电脑中A品牌的台数为X,则X的可能取值为0, 1, 2.
根据古典概型的知识,可得X的分布列为
解:
例3 一批笔记本电脑共有10台,其中A品牌3台,B品牌7台.
如果从中随机挑选2台,求这2台电脑中A品牌台数的分布列.
用表格表示如下:
X 0 1 2
P
课堂练习
解:
2. 下列随机试验的结果能否用离散型随机变量表示 若能,请写出各随机变量可能的取值,并说明这些值所表示的随机试验的结果.
(1) 抛掷2枚骰子,所得点数之和;
(2) 某足球队在5次点球中射进的球数;
(3) 任意抽取一瓶标有1 500 ml的饮料,其实际含量与规定含量之差.
(1) 点数之和X是离散型随机变量,X的可能取值为2,3, ,12.
{X=k}表示掷出的点数之和为k.
(2) 进球个数Y是离散型随机变量,Y的可能取值为0,1,2,3,4,5.
{Y=k}表示射进k个球.
(3) 误差Z不是离散型随机变量.
3. 篮球比赛中每次罚球命中得1分,不中得0分. 已知某运动员罚球命中的概率为0.7,求他一次罚球得分的分布列.
设罚球得分为X,{X=0}=“罚球未命中”,{X=1}=“罚球命中品”,则X的分布列为
解:
用表格表示如下:
X 0 1
P 0.3 0.7
4. 抛掷一枚质地均匀的硬币2次,写出正面向上次数X的分布列.
由题意得,正面向上的次数X的可能取值为
解:
用表格表示如下:
0,1,2.
∴ X的分布列为
由于抛掷一枚硬币2次可能出现的结果有 正正,正反,反正,反反.
X 0 1 2
P
随堂检测
课堂练习
1. 随机变量X所有可能取值是-2,0,3,5,且P(X=-2)= ,P(X=3)= ,P(X=5)= ,则P(X=0)的值为( )
A.0 B. C. D.
C
2.已知离散型随机变量X的分布列,则P(X≥3)等于( )
A
X 1 2 3 4
P
A. B. C. D.
课堂练习
3.设离散型随机变量X的分布列为
A
X 0 1 2 3 4
P 0.2 0.1 0.1 0.3 m
若随机变量Y=X-2,则P(Y=2)=( )
A. 0.3 B. 0.4 C. 0.6 D. 0.7
课堂练习
4.随机变量的分布列如下表,其中2b=a+c,且c=(ab)/2
A
X 2 4 6
P 0.2 0.1 0.1
则P(X=2)=( )
A. B. C. D.
课堂练习
5.从某小组的5名女生和4名男生中任选3人去参加一项公益活动.
(1)求所选3人中恰有一名男生的概率;
(2)求所选3人中男生人数ξ的分布列.
解:(1)所选3人中恰有一名男生的概率
(2)ξ的可能取值为0,1,2,3,则
ξ 0 1 2 3
P
则ξ的分布列为
课堂练习
6.一袋中装有5只球,编号为1,2,3,4,5,在袋中同时取3只,以ξ表示取出的3只球中的最大号码,写出随机变量ξ的分布列.
解:随机变量ξ的可能取值为3,4,5.
当ξ=3时,即取出的三只球中最大号码为3,则其他两只球的编号只能是1,
2,故有
当ξ=4时,即取出的三只球中最大号码为4,则其他两只球只能在编号为1,
2,3的3只球中取2只,故有
课堂练习
当ξ=5时,即取出的三只球中最大号码为5,则其他两只球只能在编号为1,2,3,4的4只球中取2只,故有
ξ 3 4 5
P
则ξ的分布列为
拓展提高
7.某商场经销某商品,根据以往资料统计,顾客采用的付款期数ξ的分布列为
ξ 1 2 3 4 5
P 0.4 0.2 0.2 0.1 0.1
商场经销一件该商品,采用1期付款,其利润为200元;分2期或3期付款,其利润为250元;分4期或5期付款,其利润为300元.若η表示经销一件该商品的利润,求η的分布列.
拓展提高
解:η的可能取值为200,250,300.
P(η=200)=P(ξ=1)=0.4,
P(η=250)=P(ξ=2)+P(ξ=3)=0.2+0.2=0.4,
P(η=300)=P(ξ=4)+P(ξ=5)=0.1+0.1=0.2.
故η的分布列为
η 200 250 300
P 0.4 0.4 0.2
拓展提高
8.在学校组织的足球比赛中,某班要与其他4个班级各赛一场,在这四场比赛的任意一场中,此班级每次胜、负、平的概率都相等.已知这四场比赛结束后,该班胜场多于负场.
(1)求该班胜场多于负场的所有可能情况的种数;
(2)若胜场次数为X,求X的分布列.
解:(1)若胜一场,则其余为平,共有种情况;
若胜两场,则其余两场为一负一平或两平,共有种情况;
若胜三场,则其余一场为负或平,共有种情况;
若胜四场,则只有1种情况.
综上,共有4+18+8+1=31种情况.
拓展提高
(2)X的可能取值为1,2,3,4,由(1)可知
X 1 2 3 4
P
所以X的分布列为:
课堂小结:
一般地,设离散型随机变量X的可能取值为x1,x2, ,xn,我们称X取每一个值xi的概率
为X的概率分布列(list of probability distribution),简称分布列.
1. 离散型随机变量的分布列
根据概率的性质,离散型随机变量分布列具有下述两个性质:
2. 离散型随机变量的分布列的性质