概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)第2章.ppt
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1、P43習(xí)題一 18,解: 設(shè),經(jīng)過(guò)n次交換后,黑球出現(xiàn)在甲袋中,即,2.3 幾種常見的離散型分布,一、兩點(diǎn)分布,二、二項(xiàng)分布,三、泊松(Poisson)分布,定義,其分布為,且,特別地,,點(diǎn)分布,,即,一、兩點(diǎn)分布,兩點(diǎn)分布是最簡(jiǎn)單的一種分布,任何一個(gè)只有兩種可能結(jié)果的隨機(jī)現(xiàn)象, 比如新生嬰兒是男還是女、明天是否下雨、種籽是否發(fā)芽等, 都屬于兩點(diǎn)分布.,說(shuō)明,例1 拋擲一枚質(zhì)地均勻的硬幣,有兩種可能的結(jié)果:H表示正面朝上,T表示背面朝上,引入變量X,令,pi=P X=i =0.5 ( i = 0, 1 ),X的概率分布表:,概率分布為,,例2,200 件產(chǎn)品中,,有 196 件是正品,,則,服
2、從參數(shù)為 0.98 的兩點(diǎn)分布.,于是,,4 件是次品,,今從中隨機(jī)地抽取一件,,若規(guī)定,二、二項(xiàng)分布,,,很顯然, n重伯努利試驗(yàn)中成功的次數(shù)服從二項(xiàng)分布,事實(shí)上,二項(xiàng)分布就是來(lái)源于n重伯努利試驗(yàn)?zāi)P?n=1時(shí),,即 PX=0=1-p, PX=1= p,PX=k=pk(1-p)1-k , (k=0,1),,(0-1)分布,性質(zhì),,二項(xiàng)分布的圖形特點(diǎn):,二項(xiàng)分布中最可能出現(xiàn)次數(shù)的定義與推導(dǎo),則稱 為最可能出現(xiàn)的次數(shù),,,當(dāng)( n + 1) p 整數(shù)時(shí), 在 k = ( n + 1) p 處的概率取得最大值,例如: 獨(dú)立射擊5000次, 命中率為0.001,,解 (1) k = ( n + 1
3、)p ,= ( 5000+ 1)0.001 =5,求 (1) 最可能命中次數(shù)及相應(yīng)的概率;,(2) 命中次數(shù)不少于1 次的概率.,(2) 令X 表示命中次數(shù),則 X B(5000,0.001),本例 啟示,例3 一張考卷上有5道選擇題,每道題列出4個(gè) 可能答案,其中只有一個(gè)答案是正確的某學(xué) 生靠猜測(cè)至少能答對(duì)4道題的概率是多少?,解 每答一道題相當(dāng)于做一次伯努利試驗(yàn),,則,例4,一大批種子發(fā)芽率為90%,今從中任取10粒.求播種后, 求(1)恰有8粒發(fā)芽的概率;(2)不小于8粒發(fā)芽的概率。,解,XB(10, 0.9),(1) P(X=8)=,P(X=8)+P(X=9)+P(X=10),練習(xí) 設(shè)
4、X B(2, p), Y B(4, p), 已知 P(X1) = 8/9, 求 P(Y1).,解: 由 P(X1) = 8/9 ,知 P(X=0) = 1/9.,由此得: P(Y1) = 1 P(Y=0),所以 1/ 9 = P(X=0) =(1p)2,,從而解得: p = 2/3.,= 1- (1p)4 = 80/81.,隨機(jī)變量X所有可能取值為0,1,2,,取各個(gè)值的概率,稱X服從參數(shù)為的泊松分布,記為XP().,(1) P X=k0.,三、泊松(Poisson)分布,性質(zhì),泊松分布的背景及應(yīng)用,二十世紀(jì)初盧瑟福和蓋克兩位科學(xué)家在觀察與分析放射性物質(zhì)放出的 粒子個(gè)數(shù)的情況時(shí),他們做了26
5、08次觀察(每次時(shí)間為7.5秒)發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)在規(guī)定的一段時(shí)間內(nèi), 其放射的粒子數(shù)X服從泊松分布.,,,,服務(wù)臺(tái)在某時(shí)間段內(nèi)接待的服務(wù)次數(shù)X; 交換臺(tái)在某時(shí)間段內(nèi)接到呼叫的次數(shù)Y; 礦井在某段時(shí)間發(fā)生事故的次數(shù); 顯微鏡下相同大小的方格內(nèi)微生物的數(shù)目; 單位體積空氣中含有某種微粒的數(shù)目,體積相對(duì)小的物質(zhì)在較大的空間內(nèi)的稀疏分布,都可以看作泊松分布,其參數(shù) 可以由觀測(cè)值的平均值求出。,實(shí)際問(wèn)題中若干R.v.X是服從或近似服從 Poisson分布的,例5,一輸電網(wǎng)一年中意外輸電中斷的次數(shù)服從參數(shù)為6的Poisson分布,問(wèn)一年中不多于兩次意外斷電的概率.,解,設(shè)一年中的意外斷電次數(shù)為X,,所以,一
6、年中不多于兩次斷電的概率為,,,,,,,,=0.06197,查表(P299附表2),,例6,解,二項(xiàng)分布的泊松逼近,對(duì)二項(xiàng)分布,計(jì),算其概率很麻煩.,例如,,要計(jì)算n=5000,故須尋求近似計(jì)算方法.,這里先介紹二項(xiàng)分布的,泊松逼近,,在第五章中還將介紹二項(xiàng)分布的正態(tài),逼近.,泊松定理,每次試驗(yàn)中發(fā)生的概率為,為常數(shù)),,則有,該定理于1837年由法國(guó)數(shù)學(xué)家泊松引入!,證明:,可見,當(dāng)n充分大,p又很小時(shí),可用泊松分布來(lái)近似二項(xiàng)分布!,實(shí)際計(jì)算中,,時(shí)近似效果變很好.,在某個(gè)時(shí)段內(nèi):,大賣場(chǎng)的顧客數(shù);,某地區(qū)撥錯(cuò)號(hào)的電話呼喚次數(shù);,市級(jí)醫(yī)院急診病人數(shù);,某地區(qū)發(fā)生的交通事故的次數(shù)., ,一個(gè)
7、容器中的細(xì)菌數(shù);,一本書一頁(yè)中的印刷錯(cuò)誤數(shù);,一匹布上的疵點(diǎn)個(gè)數(shù);, ,放射性物質(zhì)發(fā)出的 粒子數(shù);,例7 某一地區(qū),一個(gè)人患某種疾病的概率為0.01,設(shè)各人患病與否相互獨(dú)立.現(xiàn)隨機(jī)抽取200人,求其中至少4人患這種病的概率.,解以X記200人中患此病的人數(shù),,所求概率為,查泊松分布表(附表),則XB(200,0.01).,利用泊松定理,,例8 一家商店采用科學(xué)管理,由該商店過(guò)去的銷售記錄知道,某種商品每月的銷售數(shù)可以用參數(shù)=5的泊松分布來(lái)描述,為了以95%以上的把握保證不脫銷,問(wèn)商店在月底至少應(yīng)進(jìn)某種商品多少件?,解:,設(shè)該商品每月的銷售數(shù)為X,,已知X服從參數(shù)=5的泊松分布.,設(shè)商店在月底
8、應(yīng)進(jìn)某種商品m件,,進(jìn)貨數(shù),銷售數(shù),查泊松分布表得,P(Xm) 0.05,也即,于是得 m+1=10,,或,m=9件,例9 設(shè)一只昆蟲所生蟲卵數(shù)為隨機(jī)變 量 X ,,設(shè)各個(gè)蟲卵是否能發(fā)育成幼蟲是 相互獨(dú)立的.,已知X P(),且每個(gè)蟲卵發(fā)育,成幼蟲的概率為 p.,求一昆蟲所生的蟲卵發(fā)育成幼蟲數(shù) Y 的概率分布.,解,昆蟲,,X 個(gè)蟲卵,,Y 個(gè)幼蟲,已知,由全概率公式,故,記為 X H(n, N, M).,超幾何分布對(duì)應(yīng)于不返回抽樣模型 :,N 個(gè)產(chǎn)品中有 M 個(gè)不合格品,,從中抽取n個(gè),不合格品的個(gè)數(shù)為X .,4. 超幾何分布*,分析,這是不放回抽樣.但由于這批元件的總數(shù)很大, 且抽查元件的
9、數(shù)量相對(duì)于元件的總數(shù)來(lái)說(shuō)又很小,因而此抽樣可近似當(dāng)作放回抽樣來(lái)處理.,例,解,圖示概率分布,記為 X Ge(p),X 為獨(dú)立重復(fù)的伯努里試驗(yàn)中, “首次成功”時(shí)的試驗(yàn)次數(shù).,幾何分布具有無(wú)記憶性,即:,P( X m+n | X m ) = P( X n ),5. 幾何分布*,6. 負(fù)二項(xiàng)分布(巴斯卡分布) *,記為X Nb(r, p).,X 為獨(dú)立重復(fù)的伯努利試驗(yàn)中, “第 r 次成功”時(shí)的試驗(yàn)次數(shù).,作業(yè),P58練習(xí)2.3 1 2 3,,2.4 連續(xù)型隨機(jī)變量及其密度函數(shù),一、密度函數(shù),二、有關(guān)事件的概率,三、幾種常見的連續(xù)型分布,一 概率密度函數(shù),定義,設(shè)X為一隨機(jī)變量,若存在非負(fù)實(shí)函
10、數(shù) f (x) , 使對(duì)任意實(shí)數(shù) a < b ,有,則稱X為連續(xù)型隨機(jī)變量, f (x) 稱為X 的概率密度函數(shù),簡(jiǎn)稱概率密度或密度函數(shù).,Probability density function p.d.f.,分布函數(shù),密度函數(shù)在區(qū)間上的積分 = 隨機(jī)變量在區(qū)間上取值的概率,概率密度函數(shù)的性質(zhì),非負(fù)性,規(guī)范性,密度函數(shù)和分布函數(shù)的關(guān)系,積分關(guān)系,導(dǎo)數(shù)關(guān)系,連續(xù)型隨機(jī)變量的分布函數(shù)在實(shí)數(shù)域內(nèi)處處連續(xù),P(X=a)=0,P(a X< b)= P(a 11、型隨機(jī)變量取任意指定實(shí)數(shù)值a的概率為0,故 X的密度 f (x) 在 x 這一點(diǎn)的值,恰好 是X 落在區(qū)間 上的概率與區(qū)間長(zhǎng)度 之比的極限. 這里,如果把概率理解為質(zhì) 量,f (x) 相當(dāng)于線密度,概率密度的意義,要注意的是,密度函數(shù) f (x)在某點(diǎn)處a 的高度,并不反映 X 取值的概率.但是,這個(gè)高度越大,則 X 取 a 附近的值的概率就越大. 也可以說(shuō),在某點(diǎn)密度曲線的高度反映了概率集中在該點(diǎn)附近的程度,若不計(jì)高階無(wú)窮小,有,它表示隨機(jī)變量 X 取值于 的概率近似等于,在連續(xù)型隨機(jī)變量理論中所起的作用與,在離散型隨機(jī)變量理論中所起的作用相類似,分布函數(shù)與密度函數(shù)幾何意義,,
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