選修2-3 離散型隨機(jī)變量的概率分布列講義

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1、2.1離散型隨機(jī)變量及其分布列 知識(shí)梳理 知識(shí)點(diǎn)1:隨著試驗(yàn)結(jié)果變化而變化的變量稱為隨機(jī)變量.隨機(jī)變量常用字母 X , Y,,,… 表示. 例如,在含有10件次品的100 件產(chǎn)品中,任意抽取4件,可能含有的次品件數(shù)X 將隨著抽取結(jié)果的變化而變化,是一個(gè)隨機(jī)變量,其值域是{0, 1, 2 , 3, 4 } . 利用隨機(jī)變量可以表達(dá)一些事件.例如{X=0}表示“抽出0件次品” , {X =4}表示“抽出4件次品”等.你能說出{X< 3 }在這里表示什么事件嗎?“抽出 3 件以上次品”又如何用 X 表示呢? 知識(shí)點(diǎn)2:所有取值可以一一列出的隨機(jī)變量,稱為離散型隨機(jī)變量. 離散型隨機(jī)變量的

2、例子很多.例如某人射擊一次可能命中的環(huán)數(shù) X 是一個(gè)離散型隨機(jī)變量,它的所有可能取值為0,1,…,10;某網(wǎng)頁在24小時(shí)內(nèi)被瀏覽的次數(shù)Y也是一個(gè)離散型隨機(jī)變量,它的所有可能取值為0, 1,2,…. 注意:離散型隨機(jī)變量與連續(xù)型隨機(jī)變量的區(qū)別與聯(lián)系: 離散型隨機(jī)變量與連續(xù)型隨機(jī)變量都是用變量表示隨機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果;但是離散型隨機(jī)變量的結(jié)果可以按一定次序一一列出,而連續(xù)性隨機(jī)變量的結(jié)果不可以一一列出 注意:(1)有些隨機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果雖然不具有數(shù)量性質(zhì),但可以用數(shù)量來表達(dá)如投擲一枚硬幣,=0,表示正面向上,=1,表示反面向上 (2)若是隨機(jī)變量,是常數(shù),則也是隨機(jī)變量 知識(shí)點(diǎn)3: 分布

3、列 設(shè)離散型隨機(jī)變量ξ可能取得值為x1,x2,…,x3,…,ξ取每一個(gè)值xi(i=1,2,…)的概率為,則稱表 ξ x1 x2 … xi … P P1 P2 … Pi … 為隨機(jī)變量ξ的概率分布,簡稱ξ的分布列 . 知識(shí)點(diǎn)4: 分布列的兩個(gè)性質(zhì) 任何隨機(jī)事件發(fā)生的概率都滿足:,并且不可能事件的概率為0,必然事件的概率為1.由此你可以得出離散型隨機(jī)變量的分布列都具有下面兩個(gè)性質(zhì): ⑴Pi≥0,i=1,2,…; ⑵P1+P2+…=1. 對于離散型隨機(jī)變量在某一范圍內(nèi)取值的概率等于它取這個(gè)范圍內(nèi)各個(gè)值的概率的和 即 . 知識(shí)點(diǎn)5:兩點(diǎn)分布列 在擲一

4、枚圖釘?shù)碾S機(jī)試驗(yàn)中,令如果針尖向上的概率為,試寫出隨機(jī)變量 X 的分布列.根據(jù)分布列的性質(zhì),針尖向下的概率是() .于是,隨機(jī)變量 X 的分布列是 ξ 0 1 P 像上面這樣的分布列稱為兩點(diǎn)分布列. 兩點(diǎn)分布列的應(yīng)用非常廣泛.如抽取的彩券是否中獎(jiǎng);買回的一件產(chǎn)品是否為正品;新生嬰兒的性別;投籃是否命中等,都可以用兩點(diǎn)分布列來研究.如果隨機(jī)變量X的分布列為兩點(diǎn)分布列,就稱X服從兩點(diǎn)分布,而稱=P (X = 1)為成功概率. 兩點(diǎn)分布又稱0一1分布.由于只有兩個(gè)可能結(jié)果的隨機(jī)試驗(yàn)叫伯努利試驗(yàn),所以還稱這種分布為伯努利分布. , , ,. 知識(shí)點(diǎn)6:超

5、幾何分布列 一般地,在含有M 件次品的 N 件產(chǎn)品中,任取 n 件,其中恰有X件次品數(shù),則事件 {X=k}發(fā)生的概率為,其中,且. 稱分布列 X 0 1 … P … 為超幾何分布列.如果隨機(jī)變量 X 的分布列為超幾何分布列,則稱隨機(jī)變量 X 服從超幾何分布. 2.2條件概率與二項(xiàng)分布 知識(shí)梳理: 知識(shí)點(diǎn)1:設(shè)A和B為兩個(gè)事件,P(A)>0,那么,在已知事件A發(fā)生的條件下,事件B發(fā)生的概率叫做條件概率. 用符號“”來表示,讀作A發(fā)生的條件下B的概率. 知識(shí)點(diǎn)2:我們把事件A和B同時(shí)發(fā)生所構(gòu)成的事件D,稱為事件A與B的交(或積),記做. 一般的我們有條件

6、概率公式定義為 .() 條件概率的性質(zhì): (1)條件概率具有概率的性質(zhì),任何事件的條件概率都在0和1之間,即. (2)如果是B和C兩個(gè)互斥事件,則. 知識(shí)點(diǎn)3:相互獨(dú)立事件及其發(fā)生的概率 (1)定義:設(shè)A, B為兩個(gè)事件,如果 P ( AB ) = P ( A ) P ( B ) , 則稱事件A與事件B相互獨(dú)立.事件(或)是否發(fā)生對事件(或)發(fā)生的概率沒有影響,這樣的兩個(gè)事件叫做相互獨(dú)立事件若與是相互獨(dú)立事件,則與,與,與也相互獨(dú)立 (2)相互獨(dú)立事件同時(shí)發(fā)生的概率: 兩個(gè)相互獨(dú)立事件同時(shí)

7、發(fā)生的概率,等于每個(gè)事件發(fā)生的概率的積一般地,如果事件相互獨(dú)立,那么這個(gè)事件同時(shí)發(fā)生的概率,等于每個(gè)事件發(fā)生的概率的積,即 . (3)對于事件A與B及它們的和事件與積事件有下面的關(guān)系: 知識(shí)點(diǎn)4:獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn) (1)定義:指在同樣條件下進(jìn)行的,各次之間相互獨(dú)立的一種試驗(yàn) (2)獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)的概率公式: 一般地,如果在1次試驗(yàn)中某事件發(fā)生的概率是,那么在次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中這個(gè)事件恰好發(fā)生次的概率.它是展開式的第項(xiàng) 知識(shí)點(diǎn)5:離散型隨機(jī)變量的二項(xiàng)分布 在一次隨機(jī)試驗(yàn)中,某事件可能發(fā)生也可能不發(fā)生,在n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中這個(gè)事件發(fā)生的次數(shù)ξ是一個(gè)隨機(jī)變量.如果在一次試驗(yàn)中某事件發(fā)

8、生的概率是P,那么在n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中這個(gè)事件恰好發(fā)生k次的概率是 ,(k=0,1,2,…,n,). 于是得到隨機(jī)變量ξ的概率分布如下: ξ 0 1 … k … n P … … 由于恰好是二項(xiàng)展開式 中的各項(xiàng)的值,所以稱這樣的隨機(jī)變量ξ服從二項(xiàng)分布, 記作ξ~B(n,p),其中n,p為參數(shù),并記=b(k;n,p). 二、典型例題分析: 題型一隨機(jī)變量、離散型隨機(jī)變量的概念 例1. (1)①某尋呼臺(tái)一小時(shí)內(nèi)收到的尋呼次數(shù);②長江上某水文站觀察到一天中的水位;③某超市一天中的顧客量 其中的是連續(xù)型隨機(jī)變量的是( ) A.①;  B.②

9、;  C.③;  D.①②③ (2)隨機(jī)變量的所有等可能取值為,若,則( ) A.;  B.;  C.;  D.不能確定 (3)拋擲兩次骰子,兩個(gè)點(diǎn)的和不等于8的概率為( ) A.;  B.;  C.;  D. 練習(xí):1. 拋擲兩枚骰子各一次,記第一枚骰子擲出的點(diǎn)數(shù)與第二枚骰子擲出的點(diǎn)數(shù)的差為ξ,試問:“ξ> 4”表示的試驗(yàn)結(jié)果是什么? 2:如果是一個(gè)離散型隨機(jī)變量,則假命題是( ) A. 取每一個(gè)可能值的概率都是非負(fù)數(shù);B. 取所有可能值的概率之和為1; C. 取某幾個(gè)值的概率等于分別取其中每個(gè)值的概率之和; D. 在某一范圍內(nèi)取值的概率大于

10、它取這個(gè)范圍內(nèi)各個(gè)值的概率之和 3. 隨機(jī)變量X的分布列為 X -1 0 1 2 3 p 0.16 a/10 a2 a/5 0.3 則a=_______。 4.某一射手射擊所得的環(huán)數(shù)ξ的分布列如下: ξ 4 5 6 7 8 9 10 P 0.02 0.04 0.06 0.09 0.28 0.29 0.22 求此射手“射擊一次命中環(huán)數(shù)≥7”的概率. 題型二。解決超幾何分布問題 例1.在含有 5 件次品的 100 件產(chǎn)品中,任取 3 件,試求: (1)取到的次品數(shù)X 的分布列;(2)至少取到1件次品的概

11、率. 變式1:袋中有大小相同的個(gè)白球和個(gè)黑球,從中任意摸出個(gè),求下列事件發(fā)生的概率 (1)摸出個(gè)或個(gè)白球 (2)至少摸出一個(gè)黑球 2.盒中有10只螺絲釘,其中有3只是壞的,現(xiàn)從盒中隨機(jī)地抽取4只,那么為( ?。? A.恰有1只壞的概率 B.恰有2只好的概率 C.4只全是好的概率 D.至多2只壞的概率 3.袋子里裝有大小相同的黑白兩色的手套,黑色手套15支,白色手套10只,現(xiàn)從中隨機(jī)地取出2只手套,如果2只是同色手套則甲獲勝,2只手套顏色不同則乙獲勝.試問:甲、乙獲勝的機(jī)會(huì)是( ?。? A.甲多 B.乙多 C.一樣多 D.不確定 題

12、型三:求離散型隨機(jī)變量的分布列 例1.(1)一盒中放有大小相同的紅色、綠色、黃色三種小球,已知紅球個(gè)數(shù)是綠球個(gè)數(shù)的兩倍,黃球個(gè)數(shù)是綠球個(gè)數(shù)的一半.現(xiàn)從該盒中隨機(jī)取出一個(gè)球,若取出紅球得1分,取出黃球得0分,取出綠球得-1分,試寫出從該盒中取出一球所得分?jǐn)?shù)ξ的分布列. (2).?dāng)S3枚均勻硬幣一次,求正面?zhèn)€數(shù)與反面?zhèn)€數(shù)之差X的分布列. 變式1. 袋子中有1個(gè)白球和2個(gè)紅球. ⑴ 每次取1個(gè)球,不放回,直到取到白球?yàn)橹梗笕∏虼螖?shù)的分布列. ⑵ 每次取1個(gè)球,放回,直到取到白球?yàn)橹梗笕∏虼螖?shù)的分布列. 例2. 一袋

13、中裝有6個(gè)同樣大小的黑球,編號為1,2,3,4,5,6,現(xiàn)從中隨機(jī)取出3個(gè)球,以表示取出球的最大號碼,求的分布列. 變式訓(xùn)練2:現(xiàn)有一大批種子,其中優(yōu)質(zhì)良種占30%,從中任取2粒,記為2粒中優(yōu)質(zhì)良種粒數(shù),則的分布列是 . 題型四:求條件概率 計(jì)算事件發(fā)生的條件下的條件概率,有2種方法: (1)利用定義: (2)利用古典概型公式: 例1:拋擲一顆質(zhì)地均勻的骰子所得的樣本空間為S={1,2,3,4,5,6},令事件A={2,3,5},B={1,2,4,5,6},求P(A),P(B),P(AB),P(A︱B)。 變式1:

14、在一個(gè)盒子中有大小一樣的20個(gè)球,其中10和紅球,10個(gè)白球。求第1個(gè)人摸出1個(gè)紅球,緊接著第2個(gè)人摸出1個(gè)白球的概率。 2、從一副不含大小王的張撲克牌中不放回地抽取張,每次抽張,已知第一次抽到,第二次也抽到的概率為 . 3、擲骰子次,每個(gè)結(jié)果以記之,其中,分別表示第一顆,第二顆骰子的點(diǎn)數(shù),設(shè),,則 . 題型五:相互獨(dú)立事件的概率計(jì)算 例1:甲、乙二射擊運(yùn)動(dòng)員分別對一目標(biāo)射擊次,甲射中的概率為,乙射中的概率為,求: (1)人都射中目標(biāo)的概率; (2)人中恰有人射中目標(biāo)的概率; (3)人至少有人射中

15、目標(biāo)的概率; (4)人至多有人射中目標(biāo)的概率? 變式1.甲、乙兩名籃球運(yùn)動(dòng)員分別進(jìn)行一次投籃,如果兩人投中的概率都是,計(jì)算: (1)兩人都投中的概率;(2)其中恰有一人投中的概率;(3)至少有一人投中的概 變式2:重復(fù)拋擲一枚篩子5次得到點(diǎn)數(shù)為6的次數(shù)記為ξ,求P(ξ>3). 例 2.在一段線路中并聯(lián)著3個(gè)自動(dòng)控制的常開開關(guān),只要其中有1個(gè)開關(guān)能夠閉合,線路就能正常工作假定在某段時(shí)間內(nèi)每個(gè)開關(guān)能夠閉合的概率都是0.7,計(jì)算在這段時(shí)間內(nèi)線路正常工作的概率 變式1:如圖添加第四個(gè)開關(guān)與其它三個(gè)開關(guān)

16、串聯(lián),在某段時(shí)間內(nèi)此開關(guān)能夠閉合的概率也是0.7,計(jì)算在這段時(shí)間內(nèi)線路正常工作的概率 變式2:如圖兩個(gè)開關(guān)串聯(lián)再與第三個(gè)開關(guān)并聯(lián),在某段時(shí)間內(nèi)每個(gè)開關(guān)能夠閉合的概率都是0.7,計(jì)算在這段時(shí)間內(nèi)線路正常工作的概率 例 3.已知某種高炮在它控制的區(qū)域內(nèi)擊中敵機(jī)的概率為0.2. (1)假定有5門這種高炮控制某個(gè)區(qū)域,求敵機(jī)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域后未被擊中的概率; (2)要使敵機(jī)一旦進(jìn)入這個(gè)區(qū)域后有0.9以上的概率被擊中,需至少布置幾門高炮? 分析:因?yàn)閿硻C(jī)被擊中的就是至少有1門高炮擊中敵機(jī),故敵機(jī)被擊中的概率即為至少有1門高炮擊中敵機(jī)的概率 變式1:某人對一目標(biāo)

17、進(jìn)行射擊,每次命中率都是0.25,若使至少命中1次的概率不小于0.75,至少應(yīng)射擊幾次? 變式2:一批玉米種子,其發(fā)芽率是0.8.(1)問每穴至少種幾粒,才能保證每穴至少有一粒發(fā)芽的概率大于?(2)若每穴種3粒,求恰好兩粒發(fā)芽的概率.() 題型五獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)問題的計(jì)算 例1.實(shí)力相等的甲、乙兩隊(duì)參加乒乓球團(tuán)體比賽,規(guī)定5局3勝制(即5局內(nèi)誰先贏3局就算勝出并停止比賽). (1)試分別求甲打完3局、4局、5局才能取勝的概率. (2)按比賽規(guī)則甲獲勝的概率. 變式:某車間的5臺(tái)機(jī)床在1小時(shí)內(nèi)需要工人照管的概率都是,求1小時(shí)內(nèi)5臺(tái)機(jī)床中至少2臺(tái)需要工人照管的概率是

18、多少?(結(jié)果保留兩個(gè)有效數(shù)字) 三、課堂總結(jié) : 1.隨機(jī)變量離散型、隨機(jī)變量連續(xù)型隨機(jī)變量的概念.隨機(jī)變量ξ是關(guān)于試驗(yàn)結(jié)果的函數(shù),即每一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果對應(yīng)著一個(gè)實(shí)數(shù);隨機(jī)變量ξ的線性組合η=aξ+b(其中a、b是常數(shù))也是隨機(jī)變量. 2.⑴根據(jù)隨機(jī)變量的概率分步(分步列),可以求隨機(jī)事件的概率;⑵兩點(diǎn)分布是一種常見的離散型隨機(jī)變量的分布,它是概率論中最重要的幾種分布之一.(3) 離散型隨機(jī)變量的超幾何分布. 3.兩個(gè)事件相互獨(dú)立,是指它們其中一個(gè)事件的發(fā)生與否對另一個(gè)事件發(fā)生的概率沒有影響一般地,兩個(gè)事件不可能即互斥又相互獨(dú)立,因?yàn)榛コ馐录遣豢赡芡瑫r(shí)發(fā)生

19、的,而相互獨(dú)立事件是以它們能夠同時(shí)發(fā)生為前提的相互獨(dú)立事件同時(shí)發(fā)生的概率等于每個(gè)事件發(fā)生的概率的積,這一點(diǎn)與互斥事件的概率和也是不同的 4.獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)要從三方面考慮:第一,每次試驗(yàn)是在同樣條件下進(jìn)行;第二,各次試驗(yàn)中的事件是相互獨(dú)立的第三,每次試驗(yàn)都只有兩種結(jié)果,即事件要么發(fā)生,要么不發(fā)生 5.如果1次試驗(yàn)中某事件發(fā)生的概率是,那么次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中這個(gè)事件恰好發(fā)生次的概率為對于此式可以這么理解:由于1次試驗(yàn)中事件要么發(fā)生,要么不發(fā)生,所以在次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中恰好發(fā)生次,則在另外的次中沒有發(fā)生,即發(fā)生,由,所以上面的公式恰為展開式中的第項(xiàng),可見排列組合、二項(xiàng)式定理及概率間存在著密切的聯(lián)系

20、 關(guān)于求概率方法小結(jié): 1.運(yùn)用 P(A·B)=P(A)·P(B)等概率公式時(shí),應(yīng)特別注意各自成立的前提條件,切勿混淆不清.如當(dāng)為相互獨(dú)立事件時(shí)運(yùn)用便錯(cuò). 2.獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)是指在同樣條件下可重復(fù)進(jìn)行的,各次之間相互獨(dú)立的一種試驗(yàn),每次試驗(yàn)都只有兩重結(jié)果(即某事件要么發(fā)生,要么不發(fā)生),并且在任何一次試驗(yàn)中,事件發(fā)生的概率均相等. 獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)是相互獨(dú)立事件的特例(概率公式也是如此),就像對立事件是互斥事件的特例一樣,只是有“恰好”字樣的用獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)的概率公式計(jì)算更簡單,就像有“至少”或“至多”字樣的題用對立事件的概率公式計(jì)算更簡單一樣. 3.解決概率問題要注意“三個(gè)步

21、驟,一個(gè)結(jié)合”: (1)求概率的步驟是: 和事件 積事件 第一步,確定事件性質(zhì),即所給的問題歸結(jié)為四類事件中的某一種. 第二步,判斷事件的運(yùn)算,即是至少有一個(gè)發(fā)生,還是同時(shí)發(fā)生,分別運(yùn)用相加或相乘事件. 第三步,運(yùn)用公式求得.等可能事件: 互斥事件:P(A+B)=P(A)+P(B),P(A·B)=0 獨(dú)立事件:P(A·B)=P(A)·P(B)等 n 次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn): 課后練習(xí): 一、選擇題 1.已知非空集合A、B滿足AB,給出以下四個(gè)命題: ①若任取x∈A,則x∈B是必然事件 ②若xA,則x∈B是不可能事件 ③若任取x∈B,則x∈A是隨機(jī)事件

22、④若xB,則xA是必然事件 其中正確的個(gè)數(shù)是( ) A、1 B、2 C、3 D、4 2.一射手對同一目標(biāo)獨(dú)立地射擊四次,已知至少命中一次的概率為,則此射手每次射擊命中的概率為( ) A. B. C. D. 3.設(shè)是離散型隨機(jī)變量,,,且,現(xiàn)已知:,,則的值為( ) (A)     (B)      (C) 3  (D)   4.福娃是北京2008年第29屆奧運(yùn)會(huì)吉祥物,每組福娃都由“貝貝”、“晶晶”、“歡歡”、“迎迎”和“妮妮”這五個(gè)福娃組成.甲、乙

23、兩位好友分別從同一組福娃中各隨機(jī)選擇一個(gè)福娃留作紀(jì)念,按先甲選再乙選的順序不放回地選擇,則在這兩位好友所選擇的福娃中,“貝貝”和“晶晶”恰好只有一個(gè)被選中的概率為( ) A. B. C. D. 5.(漢沽一中2008~2009屆月考文9).面積為S的△ABC,D是BC的中點(diǎn),向△ABC內(nèi)部投一點(diǎn),那么點(diǎn)落在△ABD內(nèi)的概率為 ( ) A. B. C. D. 7.在圓周上有10個(gè)等分,以這些點(diǎn)為頂點(diǎn),每3個(gè)點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)三角形,如果隨機(jī)選擇了3個(gè)點(diǎn),剛好構(gòu)成直角三角形的概率是( ) A. B. C.

24、 D. 8.已知某人每天早晨乘坐的某一班次公共汽車的準(zhǔn)時(shí)到站率為60%,則他在3天乘車中,此班次公共汽車至少有2天準(zhǔn)時(shí)到站的概率為 ( ) A. B. C. D. 9.甲、乙、丙三位同學(xué)上課后獨(dú)立完成5道自我檢測題,甲及格概率為,乙及格概率為,丙及格概率為,則三人中至少有一人及格的概率為( ) A.    B.      C.      D. 10.從集合中隨機(jī)取出6個(gè)不同的數(shù),在這些選法中,第二小的數(shù)為的概率是 A. B. C. D. 二、填空題 11.已知離散型隨機(jī)變量的分布列如右表.若,,則

25、 , . 12.點(diǎn)A為周長等于3的圓周上的一個(gè)定點(diǎn),若在該圓周上隨機(jī)取一點(diǎn)B,則劣弧AB的長度小于1的概率為 。 13.6位身高不同的同學(xué)拍照,要求分成兩排,每排3人,則后排每人均比其前排的同學(xué)身材要高的概率是_________. 14.從分別寫有的五張卡片中第一次取出一張卡片,記下數(shù)字后放回,再從中取出一張卡片.兩次取出的卡片上的數(shù)字和恰好等于4的概率是 . 三、解答題 15.將、兩枚骰子各拋擲一次,觀察向上的點(diǎn)數(shù),問: (1)共有多少種不同的結(jié)果? (2)兩數(shù)之和是3的倍數(shù)的結(jié)果有多少種? (3)兩數(shù)之和是3的倍數(shù)的概率是多少? 16.甲、乙兩人進(jìn)行摸球游戲,一袋中裝有2個(gè)黑球和1個(gè)紅球。規(guī)則如下:若一方摸中紅球,將此球放入袋中,此人繼續(xù)摸球;若一方?jīng)]有摸到紅球,將摸到的球放入袋中,則由對方摸彩球。現(xiàn)甲進(jìn)行第一次摸球。 (1)在前三次摸球中,甲恰好摸中一次紅球的所有情況; (2)在前四次摸球中,甲恰好摸中兩次紅球的概率; (3)設(shè)是前三次摸球中,甲摸到的紅球的次數(shù),求隨機(jī)變量的概率分布。

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