《高中數(shù)學(xué) 第二章 隨機變量及其分布 2.3 離散型隨機變量的均值與方差 2.3.1 離散型隨機變量的均值學(xué)案 新人教A版選修23》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中數(shù)學(xué) 第二章 隨機變量及其分布 2.3 離散型隨機變量的均值與方差 2.3.1 離散型隨機變量的均值學(xué)案 新人教A版選修23(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、
2.3.1 離散型隨機變量的均值
學(xué)習(xí)目標(biāo):1.理解離散型隨機變量的均值的意義和性質(zhì),會根據(jù)離散型隨機變量的分布列求出均值.(重點)2.掌握兩點分布、二項分布的均值.(重點)3.會利用離散型隨機變量的均值解決一些相關(guān)的實際問題.(難點)
[自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知]
1.離散型隨機變量的均值
(1)定義:若離散型隨機變量X的分布列為:
X
x1
x2
…
xi
…
xn
P
p1
p2
…
pi
…
pn
則稱E(X)=x1p1+x2p2+…+xipi+…+xnpn為隨機變量X的均值或數(shù)學(xué)期望.
(2)意義:它反映了離散型隨機變量取值的平均水平.
2、(3)性質(zhì):如果X為(離散型)隨機變量,則Y=aX+b(其中a,b為常數(shù))也是隨機變量,且P(Y=axi+b)=P(X=xi),i=1,2,3,…,n.E(Y)=E(aX+b)=aE(X)+b.
2.兩點分布和二項分布的均值
(1)若X服從兩點分布,則E(X)=p;
(2)若X~B(n,p),則E(X)=np.
3.隨機變量的均值與樣本平均值的關(guān)系
隨機變量的均值是一個常數(shù),它不依賴于樣本的抽取,而樣本的平均值是一個隨機變量,它隨樣本抽取的不同而變化.對于簡單隨機樣本,隨著樣本容量的增加,樣本的平均值越來越接近于總體的均值.
[基礎(chǔ)自測]
1.判斷(正確的打“√”,錯誤的打“”)
3、
(1)隨機變量X的數(shù)學(xué)期望E(X)是個變量,其隨X的變化而變化;
( )
(2)隨機變量的均值反映樣本的平均水平; ( )
(3)若隨機變量X的數(shù)學(xué)期望E(X)=2,則E(2X)=4; ( )
(4)隨機變量X的均值E(X)=. ( )
[解析] (1) 隨機變量的數(shù)學(xué)期望E(X)是個常量,是隨機變量X本身固有的一個數(shù)字特征.
(2) 隨機變量的均值反映隨機變量取值的平均水平.
(3)√ 由均值的性質(zhì)可知.
(4) 因為E(X)=x1p1+x2p2+…+xnpn.
[答案] (1) (2) (3)√ (4)
2.若隨機變量X的分布列為
X
-1
0
4、
1
p
則E(X)=( )
A.0 B.-1
C.- D.-
C [E(X)=ipi=(-1)+0+1=-.]
3.設(shè)E(X)=10,則E(3X+5)=________.
35 [E(3X+5)=3E(X)+5=310+5=35.]
4.若隨機變量X服從二項分布B,則E(X)的值為________.
【導(dǎo)學(xué)號:95032178】
[E(X)=np=4=.]
[合 作 探 究攻 重 難]
求離散型隨機變量的均值
某地最近出臺一項機動車駕照考試規(guī)定:每位考試者一年之內(nèi)最多有4次參加考試的機會,一旦某次考試通過,即可領(lǐng)取駕照,不再參
5、加以后的考試,否則就一直考到第4次為止.如果李明決定參加駕照考試,設(shè)他每次參加考試通過的概率依次為0.6,0.7,0.8,0.9,求在一年內(nèi)李明參加駕照考試次數(shù)X的分布列和X的均值.
[解] X的取值分別為1,2,3,4.
X=1,表明李明第一次參加駕照考試就通過了,
故P(X=1)=0.6.
X=2,表明李明在第一次考試未通過,第二次通過了,故P(X=2)=(1-0.6)0.7=0.28.
X=3,表明李明在第一、二次考試未通過,第三次通過了,
故P(X=3)=(1-0.6)(1-0.7)0.8=0.096.
X=4,表明李明第一、二、三次考試都未通過,故P(X=4)=(1-0
6、.6)(1-0.7)(1-0.8)=0.024.
所以李明實際參加考試次數(shù)X的分布列為
X=k
1
2
3
4
P(X=k)
0.6
0.28
0.096
0.024
所以X的均值為E(X)=10.6+20.28+30.096+40.024=1.544.
[規(guī)律方法] 求離散型隨機變量X的均值步驟
(1)理解X的實際意義,并寫出X的全部取值.
(2)求出X取每個值的概率.
(3)寫出X的分布列(有時也可省略).
(4)利用定義公式E(X)=x1p1+x2p2+…+xnpn求出均值.
其中第(1)、(2)兩條是解答此類題目的關(guān)鍵,在求解過程中要注重運用概率的相
7、關(guān)知識.
[跟蹤訓(xùn)練]
1.盒中裝有5節(jié)同牌號的五號電池,其中混有兩節(jié)廢電池.現(xiàn)在無放回地每次取一節(jié)電池檢驗,直到取到好電池為止,求抽取次數(shù)X的分布列及均值.
[解] X可取的值為1,2,3,
則P(X=1)=,P(X=2)==,
P(X=3)=1=.
抽取次數(shù)X的分布列為
X
1
2
3
P
E(X)=1+2+3=.
離散型隨機變量的均值公式及性質(zhì)
已知隨機變量X的分布列如下:
X
-2
-1
0
1
2
P
m
(1)求m的值;
(2)求E(X);
(3)若Y=2X-3,求E(Y).
【導(dǎo)學(xué)號:9503
8、2179】
[解] (1)由隨機變量分布列的性質(zhì),得+++m+=1,
解得m=.
(2)E(X)=(-2)+(-1)+0+1+2=-.
(3)法一:(公式法)由公式E(aX+b)=aE(X)+b,得E(Y)=E(2X-3)=2E(X)-3=2-3=-.
法二:(直接法)由于Y=2X-3,所以Y的分布列如下:
Y
-7
-5
-3
-1
1
P
所以E(Y)=(-7)+(-5)+(-3)+(-1)+1=-.
[規(guī)律方法]
1.該類題目屬于已知離散型分布列求均值,求解方法是直接套用公式,E(X)=x1p1+x2p2+…+xnpn求解.
2.對于a
9、X+b型的隨機變量,可利用均值的性質(zhì)求解,即E(aX+b)=aE(X)+b;也可以先列出aX+b的分布列,再用均值公式求解,比較兩種方式顯然前者較方便.
[跟蹤訓(xùn)練]
2.已知隨機變量X的分布列為
X
1
2
3
P
且Y=aX+3,若E(Y)=-2,則a的值為________.
-3 [E(X)=1+2+3=.
∵Y=aX+3,∴E(Y)=aE(X)+3=a+3=-2.
解得a=-3.]
兩點分布與二項分布的均值
某運動員投籃命中率為p=0.6.
(1)求投籃1次時命中次數(shù)X的均值;
(2)求重復(fù)5次投籃時,命中次數(shù)Y的均值.
【導(dǎo)學(xué)號:9
10、5032180】
[思路探究] (1)利用兩點分布求解.(2)利用二項分布的數(shù)學(xué)期望公式求解.
[解] (1)投籃1次,命中次數(shù)X的分布列如下表:
X
0
1
P
0.4
0.6
則E(X)=0.6.
(2)由題意,重復(fù)5次投籃,命中的次數(shù)Y服從二項分布,即Y~B(5,0.6),則E(Y)=np=50.6=3.
母題探究:1.(變換條件)求重復(fù)10次投籃時,命中次數(shù)ξ的均值.
[解] E(ξ)=100.6=6.
2.(改變問法)重復(fù)5次投籃時,命中次數(shù)為Y,命中一次得3分,求5次投籃得分的均值.
[解] 設(shè)投籃得分為變量η,則η=3Y.
所以E(η)=E(3Y)=
11、3E(Y)=33=9.
[規(guī)律方法]
1.常見的兩種分布的均值
設(shè)p為一次試驗中成功的概率,則
(1)兩點分布E(X)=p;
(2)二項分布E(X)=np.
熟練應(yīng)用上述公式可大大減少運算量,提高解題速度.
2.兩點分布與二項分布辨析
(1)相同點:一次試驗中要么發(fā)生要么不發(fā)生.
(2)不同點:
①隨機變量的取值不同,兩點分布隨機變量的取值為0,1,二項分布中隨機變量的取值x=0,1,2,…,n.
②試驗次數(shù)不同,兩點分布一般只有一次試驗;二項分布則進行n次試驗.
離散型隨機變量均值的實際應(yīng)用
[探究問題]
1.某籃球明星罰球命中率為0.7,罰球命中得1
12、分,不中得0分,則他罰球一次的得分X可以取哪些值?X取每個值時的概率是多少?
[提示] 隨機變量X可能取值為0,1.X取每個值的概率分別為P(X=0)=0.3,P(X=1)=0.7.
2.在探究1中,若該球星在一場比賽中共罰球10次,命中8次,那么他平均每次罰球得分是多少?
[提示] 每次平均得分為=0.8.
3.在探究1中,你能求出在他參加的各場比賽中,罰球一次得分大約是多少嗎?為什么?
[提示] 在球星的各場比賽中,罰球一次的得分大約為00.3+10.7=0.7(分).因為在該球星參加各場比賽中平均罰球一次的得分只能用隨機變量X的數(shù)學(xué)期望來描述他總體得分的平均水平.具體到每一場比
13、賽罰球一次的平均得分應(yīng)該是非常接近X的均值的一個分?jǐn)?shù).
隨機抽取某廠的某種產(chǎn)品200件,經(jīng)質(zhì)檢,其中一等品126件,二等品50件,三等品20件,次品4件.已知生產(chǎn)1件一、二、三等品獲得的利潤分別為6萬元、2萬元、1萬元,而1件次品虧損2萬元,設(shè)1件產(chǎn)品的利潤(單位:元)為X.
(1)求X的分布列;
(2)求1件產(chǎn)品的平均利潤(即X的均值);
(3)經(jīng)技術(shù)革新后,仍有四個等級的產(chǎn)品,但次品率降為1%,一等品率提高為70%,如果此時要求1件產(chǎn)品的平均利潤不小于4.73萬元,則三等品率最多是多少?
【導(dǎo)學(xué)號:95032181】
[思路探究] →
→→
[解] (1)X的所有可能
14、取值有6,2,1,-2.
P(X=6)==0.63,
P(X=2)==0.25,P(X=1)==0.1,
P(X=-2)==0.02.
故X的分布列為:
X
6
2
1
-2
P
0.63
0.25
0.1
0.02
(2)E(X)=60.63+20.25+10.1+(-2)0.02=4.34.
(3)設(shè)技術(shù)革新后的三等品率為x,則此時1件產(chǎn)品的平均利潤為
E(X)=60.7+2(1-0.7-0.01-x)+1x+(-2)0.01
=4.76-x(0≤x≤0.29).
依題意,E(X)≥4.73,即4.76-x≥4.73,
解得x≤0.03,所以三等品率
15、最多為3%.
[規(guī)律方法]
1.實際問題中的均值問題
均值在實際生活中有著廣泛的應(yīng)用,如對體育比賽的成
績預(yù)測,消費預(yù)測,工程方案的預(yù)測,產(chǎn)品合格率的預(yù)測,投資收益的預(yù)測等方面,都可以通過隨機變量的均值來進行估計.
2.概率模型的三個解答步驟
(1)審題,確定實際問題是哪一種概率模型,可能用到的事件類型,所用的公式有哪些.
(2)確定隨機變量的分布列,計算隨機變量的均值.
(3)對照實際意義,回答概率,均值等所表示的結(jié)論.
[跟蹤訓(xùn)練]
3.在一次射擊比賽中,戰(zhàn)士甲得1分、2分、3分的概率分別為0.4,0.1,0.5;戰(zhàn)士乙得1分、2分、3分的概率分別為0.1,0.6,0
16、.3,那么兩名戰(zhàn)士獲勝希望較大的是誰?
[解] 設(shè)這次射擊比賽戰(zhàn)士甲得X1分,戰(zhàn)士乙得X2分,則分布列分別如下:
X1
1
2
3
P
0.4
0.1
0.5
X2
1
2
3
P
0.1
0.6
0.3
根據(jù)均值公式得
E(X1)=10.4+20.1+30.5=2.1;
E(X2)=10.1+20.6+30.3=2.2;
因為E(X2)>E(X1),
故這次射擊比賽戰(zhàn)士乙得分的均值較大,所以戰(zhàn)士乙獲勝的希望較大.
[當(dāng) 堂 達 標(biāo)固 雙 基]
1.若隨機變量X~B(5,0.8),則E(X)=( )
A.0.8 B.4
17、C.5 D.3
B [E(X)=np=50.8=4.故選B.]
2.設(shè)隨機變量X的分布列為P(X=k)=,k=1,2,3,4,則E(X)的值為( )
【導(dǎo)學(xué)號:95032182】
A.2.5 B.3.5
C.0.25 D.2
A [E(X)=1+2+3+4=2.5.]
3.袋中裝有6個紅球,4個白球,從中任取1個球,記下顏色后再放回,連續(xù)摸取4次,設(shè)X是取得紅球的次數(shù), 則E(X)=________.
[每一次摸得紅球的概率為=,由X~B,則E(X)=4=.]
4.已知X~B,則E(2X+3)=________.
103 [E(X)=100=50,E(2X+3)
18、=2E(X)+3=103.]
5.袋中有4個黑球,3個白球,2個紅球,從中任取2個球,每取到1個黑球記0分,每取到1個白球記1分,每取到1個紅球記2分,用X表示取得的分?jǐn)?shù).求:
(1)X的分布列;
(2)X的均值.
【導(dǎo)學(xué)號:95032183】
[解] (1)由題意知,X可能取值為0,1,2,3,4.
P(X=0)==,
P(X=1)==,
P(X=2)==,
P(X=3)==,
P(X=4)==.
故X的分布列為
X
0
1
2
3
4
P
(2)E(X)=0+1+2+3+4=.
我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài),需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式,改變粗放式增長模式,不斷優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu),實現(xiàn)經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展,推進新型城鎮(zhèn)化,推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因:我國經(jīng)濟發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調(diào)等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。