21概率论与数理统计.ppt

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1、第二章 随机变量及其分布(第六讲),退 出,前一页,后一页,目 录,1 离散型随机变量的概率分布2 随机变量的分布函数3 连续型随机变量的概率密度4 随机变量的函数的分布,1 随机变量,第二章 随机变量及其分布,例 1 袋中有3只黑球，2只白球，从中任意取出3只球我们将3只黑球分别记作1，2，3号，2只白球分别记作4，5号，则该试验的样本空间为,1 随机变量,考察取出的3只球中的黑球的个数。,退 出,前一页,后一页,目 录,我们记取出的黑球数为X，则 X 的可能取值为1，2，3因此，X 是一个变量但是，X 取什么值依赖于试验结果，即 X 的取值带有随机性，所以，我们称 X 为随机变量X 的取值

2、情况可由下表给出：,第二章 随机变量及其分布,1 随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,由上表可以看出，该随机试验的每一个结果都对应着变量 X 的一个确定的取值，因此变量 X 是样本空间S上的函数：,我们定义了随机变量后，就可以用随机变量的取值情况来刻划随机事件例如,表示至少取出2个黑球这一事件，等等,第二章 随机变量及其分布,表示取出2个黑球这一事件；,退 出,前一页,后一页,目 录,第二章 随机变量及其分布,1 随机变量,例2 掷一颗骰子，令 X：出现的点数则 X 就是一个随机变量,表示掷出的点数不超过 4 这一随机事件；,表示掷出的点数为偶数这一随机事件,它的取值为1，2，3，4，5

3、，6,退 出,前一页,后一页,目 录,例3 上午 8:009:00 在某路口观察，令：Y：该时间间隔内通过的汽车数则 Y 就是一个随机变量,表示通过的汽车数小于100辆这一随机事件；,表示通过的汽车数大于 50 辆但不超过 100 辆这一随机事件,第二章 随机变量及其分布,1 随机变量,它的取值为 0，1，,注意 Y 的取值是可列无穷个！,退 出,前一页,后一页,目 录,例 4 观察某电子元件的寿命（单位：小时），令 Z：该电子元件的寿命则Z 就是一个随机变量它的取值为所有非负实数,表示该电子元件的寿命大于 1000小时这一随机事件,表示该电子元件的寿命不超过500小时这一随机事件,第二章 随

4、机变量及其分布,1 随机变量,注意 Z 的取值是不可列无穷个！,退 出,前一页,后一页,目 录,例 5 掷一枚硬币，令：,则X是一个随机变量,第二章 随机变量及其分布,1 随机变量,说 明：,在同一个样本空间上可以定义不同的随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,例 6 掷一枚骰子，在例2中，我们定义了随机变量X表示出现的点数我们还可以定义其它的随机变量，例如我们可以定义：,等等,第二章 随机变量及其分布,1 随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,离散型随机变量的分布率与性质,一些常用的离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,一、离散型

5、随机变量的分布率与性质,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,1)离散型随机变量的定义,如果随机变量 X 的取值是有限个或可列无穷个，则称 X 为离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,2)离散型随机变量的分布律,设离散型随机变量 X 的所有可能取值为,并设,则称上式或,为离散型随机变量 X 的分布律,退 出,前一页,后一页,目 录,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,3)离散型随机变量分布律的性质:,退 出,前一页,后一页,目 录,例 1,从110这10个数字中随机取出5个数字，令X：取出的5个数字中的最大值试求X的分布律,第

6、二章 随机变量及其分布,具体写出，即可得 X 的分布律：,解：X 的可能取值为,5，6，7，8，9，10 并且,=,求分布率一定要说明 k 的取值范围！,退 出,前一页,后一页,目 录,例 2,将 1 枚硬币掷 3 次，令,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,X：出现的正面次数与反面次数之差试求：（1）X 的分布律；,解：,X 的可能取值为,-3，-1，1，3,并且分布率为,退 出,前一页,后一页,目 录,例 3,设随机变量 X 的分布律为,解：由分布率的性质，得,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,该级数为等比级数，故有,所以,退 出,前一页,后一页,目 录,第二章 随机变量

7、及其分布,2离散型随机变量,设一汽车在开往目的地的道路上需经过四盏信号灯，每盏信号灯以概率p禁止汽车通过.以 X 表示汽车首次停下时，它已通过的信号灯的盏数，求 X 的分布律.(信号灯的工作是相互独立的).,PX=3,可爱的家园,例 4,=(1-p)3p,退 出,前一页,后一页,目 录,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,解：以 p 表示每盏信号灯禁止汽车通过的概率，则 X 的分布律为：,Xpk,0 1 2 3 4,p,或写成 PX=k=(1-p)kp，k=0,1,2,3 PX=4=(1-p)4,例 4(续),(1-p)p,(1-p)2p,(1-p)3p,(1-p)4,退 出,前一页,

8、后一页,目 录,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,以 p=1/2 代入得：,例 4(续),退 出,前一页,后一页,目 录,二、一些常用的离散型随机变量,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,1)Bernoulli分布,如果随机变量 X 的分布律为,或,则称随机变量 X 服从参数为 p 的 Bernoulli分布,退 出,前一页,后一页,目 录,Bernoulli分布也称作 0-1 分布或二点分布,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,Bernoulli分布的概率背景,进行一次Bernoulli试验，A是随机事件。设：,设X 表示这次Bernoulli试验中事件A发生的次数

9、或者设,退 出,前一页,后一页,目 录,2）二 项 分 布,如果随机变量 X 的分布律为,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,分布律的验证,由于,以及 n 为自然数，可知,又由二项式定理，可知,所以,是分布律,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,说 明,显然，当 n=1 时,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,二项分布的概率背景,进行n重 Bernoulli 试验，A是随机事件。设在每次试验中,令 X 表示这 n 次 Bernoulli 试验中事件A发生的次数,第二章 随机变

10、量及其分布,2离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,则,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,说明：,所以,退 出,前一页,后一页,目 录,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,例5 一大批产品的次品率为0.1，现从中取出15件试求下列事件的概率：B=取出的15件产品中恰有2件次品 C=取出的15件产品中至少有2件次品,由于从一大批产品中取15件产品，故可近似看作是一15重Bernoulli试验,解：,所以，,退 出,前一页,后一页,目 录,例 6 一张考卷上有5道选择题，每道题列出4个可能答案，其中只有一个答案是正确的某学生靠猜测能答对4道题以上的概率是多少？,则答5道

11、题相当于做5重Bernoulli试验,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,解：每答一道题相当于做一次Bernoulli试验，,退 出,前一页,后一页,目 录,所以,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,二项分布的分布形态,由此可知，二项分布的分布率,先是随着 k 的增大而增大，达到其最大值后再随着k 的增大而减少这个使得,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,可以证明：,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,例 7 对同一目标进行300次独立射击，设每次射击时的命中率均为0

12、.44，试求300次射击最可能命中几次？其相应的概率是多少？,则由题意,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,解：对目标进行300次射击相当于做300重Bernoulli 试验令：,退 出,前一页,后一页,目 录,因此，最可能射击的命中次数为,其相应的概率为,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,退 出,前一页,后一页,目 录,P45例4 有80台同类型设备，各台工作独立,发生故障的概率为0.01,且一台设备的故障可由一人处理.考虑两种配备维修工的方式:(1)配备4人,每人负责20台(2)配备3人,共同负责80台.比较两种方法在设备发生故障时不能及时维修的概率.,作业:69页 2,3,4,8,10(1,5,6,7,9自己练习),退 出,前一页,后一页,第二章 随机变量及其分布,2离散型随机变量,目 录,