二项分布及超几何分布期望与方差

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超几何分布和二项分布

超几何分布和二项分布

超几何分布和二项分布超几何分布和二项分布是概率论中两种重要的离散型概率分布。

它们都在描述了离散型随机变量的分布规律,但在具体的描述和应用上有一定的区别。

本文将分别介绍超几何分布和二项分布的定义、特点、性质和应用,并对两者之间的关系和区别进行详细的比较分析。

一、超几何分布的定义、特点和性质超几何分布是描述了一种从有限个物件中抽出样本不放回地抽取成功次数的概率分布。

具体来说,超几何分布描述了在总体中有M个成功物件和N-M个失败物件时,从总体中抽取n个物件,其中成功物件的个数X的分布概率。

其概率质量函数为:P(X=k) = (M choose k) * (N-M choose n-k) / (N choose n),其中(M choose k)表示从M个物件中抽取k个物件的组合数。

超几何分布的特点有以下几点:1.超几何分布是离散型概率分布,其取值只能是非负整数。

2.超几何分布的期望值和方差分别为E(X) = n * M/N, Var(X) =n * M/N * (N-M)/N * (N-n)/(N-1)。

3.超几何分布的分布形状随着总体大小和成功物件的比例而改变,当总体很大时,超几何分布近似于二项分布。

超几何分布在实际应用中有着广泛的应用。

例如在质量抽样、抽样调查、生物统计学等领域,常常需要进行不放回地从总体中抽取物件的情况,而超几何分布恰好可以描述这类情况下随机变量的分布规律。

二、二项分布的定义、特点和性质二项分布是描述了n次独立重复的伯努利试验中成功次数的概率分布。

具体来说,二项分布描述了n次重复试验中成功的次数X的概率分布。

其概率质量函数为:P(X=k) = (n choose k) * p^k * (1-p)^(n-k),其中(n choose k)表示从n次试验中成功k次的组合数。

二项分布的特点有以下几点:1.二项分布是离散型概率分布,其取值只能是非负整数。

2.二项分布的期望值和方差分别为E(X) = np, Var(X) = np(1-p)。

高三第一轮复习 两点分布,二项分布及超几何分布

高三第一轮复习  两点分布,二项分布及超几何分布

两点分布,二项分布及超几何分布【提纲挈领】(请阅读下面文字,并在关键词下面记着重号)主干知识归纳1.两点分布:若随机变量X 的分布列是其中0<p <1,q =1-p ,则离散型随机变量X 服从两点分布,且称p =P (X =1)为成功概率.2.超几何分布:在含有M 件次品的N 件产品中,任取n 件,其中恰有ξ件次品,则事件{ξ=k}发生的概率为P(ξ=k)=C k M C n -kN -M C n N,k =0,1,2,…,m ,其中m =min {M ,n},且m ≤N ,M ≤N ,n ,M ,N ∈N *.称分布列为超几何分布.如果随机变量ξ的分布列为超几何分布列,则称随机变量ξ服从超几何分布. 3.二项分布(1)进行n 次试验,如果满足下列条件:①每次试验只有两个相互对立的结果,可以分别称为“成功”和“失败”; ② 每次试 验“成功”的 概 率 均为p ,“失败”的概率为1-p ; ③各次试验是相互独立的.用X 表示这n 次试验中成功的次数,则P (X =k )= .若一个随机变量X 的分布列如上所述,则称X 服从参数为n ,p 的二项分布,简记为 . (2)二项分布的期望与方差.若随机变量X ~B (n ,p ),则EX = ,DX = . 方法规律总结1.求超几何分布的分布列、期望的步骤:第一步,验证随机变量服从超几何分布,并确定参数N ,M ,n 的值;第二步,根据超几何分布的概率计算公式计算出随机变量取每一个值时的概率; 第三步,用表格的形式列出分布列; 第四步,根据定义求出期望2.二项分布的分布列问题一般遵循以下三个步骤: 第一步,先判断随机变量是否服从二项分布;第二步,若服从二项分布,一般是通过古典概型或相互独立事件的概率公式计算出试验中“成功”“不成功”的概率分别是多少;第三步,根据二项分布的分布列P(X =k)=C k n p k(1-p)n -k(k =0,1,2,…,n)列出相应的分布列.【指点迷津】【类型一】两点分布【例1】:某市A ,B 两所中学的学生组队参加辩论赛,A 中学推荐了3名男生、2名女生,B 中学推荐了3名男生、4名女生,两校所推荐的学生一起参加集训.由于集训后队员水平相当,从参加集训的男生中随机抽取3人、女生中随机抽取3人组成代表队.(1)求A 中学至少有1名学生入选代表队的概率;(2)某场比赛前,从代表队的6名队员中随机抽取4人参赛,设X 表示参赛的男生人数,求X 的分布列和数学期望.【解析】:(1)由题意知,参加集训的男、女生各有6名.参赛学生全部从B 中学中抽取(等价于A 中学没有学生入选代表队)的概率为C 33C 34C 36C 36=1100. 因此,A 中学至少有1名学生入选代表队的概率为1-1100=99100. (2)根据题意得,X 的可能取值为1,2,3.P (X =1)=C 13C 33C 46=15,P (X =2)=C 23C 23C 46=35,P (X =3)=C 33C 13C 46=15.所以X 的分布列为因此,X 的数学期望E (X )=1×P (X =1)+2×P (X =2)+3×P (X =3)= 1×15+2×35+3×15=2.答案:(1)99100. (2) 2. 【例2】:据IEC(国际电工委员会)调查显示,小型风力发电项目投资较少,且开发前景广阔,但受风力自然资源影响,项目投资存在一定风险.根据测算,风能风区分类标准如下:假设投资A 位于一类风区的A 项目获利30%的可能性为0.6,亏损20%的可能性为0.4;位于二类风区的B 项目获利35%的可能性为0.6,亏损10%的可能性是0.1,不赔不赚的可能性是0.3.(1)记投资A ,B 项目的利润分别为ξ和η,试写出随机变量ξ与η的分布列和期望E (ξ),E (η); (2)某公司计划用不超过100万元的资金投资A ,B 项目,且公司要求对A 项目的投资不得低于B 项目,根据(1)的条件和市场调研,试估计一年后两个项目的平均利润之和z =E (ξ)+E (η)的最大值. 【解析】: (1)投资A 项目的利润ξ则E (ξ)=0.18x -0.08x =0.1x . 投资B 项目的利润η则E (η)=0.21y -0.01y =0.2y (2)由题意可知x ,y 满足的约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤100,x ≥y ,x ,y ≥0,其表示的可行域如图中阴影部分所示.由(1)可知,z =E (ξ)+E (η)=0.1x +0.2y ,当直线y =-0.5x +5z 过点(50,50)时,z 取得最大值,即当x =50,y =50时,z 取得最大值15. 故对A ,B 项目各投资50万元,可使公司获得最大利润,最大利润是15万元 答案:(1) ξ的分布列为E (ξ)=0.18x -0.08x =0.1x . η的分布列为E (η)=0.21y -0.01y =0.2y .(2) 对A ,B 项目各投资50万元,可使公司获得最大利润,最大利润是15万元【类型二】超几何分布【例1】:(2015·重庆卷)端午节吃粽子是我国的传统习俗.设一盘中装有10个粽子,其中豆沙粽2个,肉粽3个,白粽5个,这三种粽子的外观完全相同.从中任意选取3个.(1)求三种粽子各取到1个的概率;(2)设X 表示取到的豆沙粽个数,求X 的分布列与数学期望.【解析】: (1)令A 表示事件“三种粽子各取到1个”,则由古典概型的概率计算公式有P (A )=C 12C 13C 15C 310=14.(2)X 的所有可能值为0,1,2,且 P (X =0)=C 38C 310=715,P (X =1)=C 12C 28C 310=715,P (X =2)=C 22C 18C 310=115.综上知,X 的分布列为故EX =0×715+1×715+2×115=35(个).答案:(1) 14. (2) 35.【例2】:某市A ,B 两所中学的学生组队参加辩论赛,A 中学推荐了3名男生、2名女生,B 中学推荐了3名男生、4名女生,两校所推荐的学生一起参加集训.由于集训后队员水平相当,从参加集训的男生中随机抽取3人、女生中随机抽取3人组成代表队.(1)求A 中学至少有1名学生入选代表队的概率;(2)某场比赛前,从代表队的6名队员中随机抽取4人参赛,设X 表示参赛的男生人数,求X 的分布列和数学期望.【解析】: (1)由题意,参加集训的男、女生各有6名.参赛学生全从B 中学抽取(等价于A 中学没有学生入选代表队)的概率为C 33C 34C 36C 36=1100.因此,A 中学至少有1名学生入选代表队的概率为1-1100=99100. (2)根据题意,X 的可能取值为1,2,3.P (X =1)=C 13C 33C 46=15,P (X =2)=C 23C 23C 46=35, P (X =3)=C 33C 13C 46=15,所以X 的分布列为因此,X 的数学期望为EX =1×15+2×35+3×15=2.答案:(1) 99100. (2) 2.【类型三】两项分布【例1】:某厂用鲜牛奶在某台设备上生产A ,B 两种奶制品.生产1吨A 产品需鲜牛奶2吨,使用设备1小时,获利1000元;生产1吨B 产品需鲜牛奶1.5吨,使用设备1.5小时,获利1200元.要求每天B 产品的产量不超过A 产品产量的2倍,设备每天生产A ,B 两种产品时间之和不超过12小时.假定每天可获取的鲜牛奶数量W (单位:吨)是一个随机变量,其分布列分别为 该厂每天根据获取的鲜牛奶数量安排生产,使其获利最大,因此每天的最大获利Z (单位:元)是一个随机变量.(1)求Z 的分布列和均值;(2)若每天可获取的鲜牛奶数量相互独立,求3天中至少有1天的最大获利超过10 000元的概率. 【解析】:(1)设每天A ,B 两种产品的生产数量分别为x ,y ,相应的获利为z ,则有⎩⎪⎨⎪⎧2x +1.5y ≤W ,x +1.5y ≤12,2x -y ≥0,x ≥0,y ≥0.① 目标函数z =1000x +1200y .当W =12时,①表示的平面区域如图(1),三个顶点分别为A (0,0),B (2.4,4.8),C (6,0).将z =1000x +1200y 变形为y =-56x +z 1200,当x =2.4,y =4.8时,直线l :y =-56x +z 1200在y 轴上的截距最大,最大获利Z =z max =2.4×1000+4.8×1200=8160.当W =15时,①表示的平面区域如图(2),三个顶点分别为A (0,0),B (3,6),C (7.5,0).将z =1000x +1200y 变形为y =-56x +z 1200,当x =3,y =6时,直线l :y =-56x +z1200在y 轴上的截距最大,最大获利Z =z max =3×1000+6×1200=10 200.当W =18时,①表示的平面区域如图(3),四个顶点分别为A (0,0),B (3,6),C (6,4),D (9,0).将z =1000x +1200y 变形为y =-56x +z 1200,当x =6,y =4时,直线l :y =-56x +z1200在y 轴上的截距最大,最大获利Z =z max =6×1000+4×1200=10 800.故最大获利Z 的分布列为因此,E (Z )=8160×0.3+10 200×0.5+10 800×0.2=9708.(2)由(1)知,一天最大获利超过10 000元的概率P 1=P (Z >10 000)=0.5+0.2=0.7, 由二项分布,3天中至少有1天最大获利超过10 000元的概率为 P =1-(1-P 1)3=1-0.33=0.973. 答案:(1)最大获利Z 的分布列为E (Z )=8160×0.3+10 200×0.5+10 800×0.2=9708.(2) 0.973. 【例2】:在一次数学考试中,第22,23,24题为选做题,规定每位考生必须且只须在其中选一题,设5名同学选做这三题中任意一题的可能性均为13,每位同学对每题的选择是相互独立的,各学生的选择相互之间没有影响.(1)求其中甲、乙两人选做同一题的概率;(2)设选做第23题的人数为ξ,求ξ的分布列及数学期望.【解析】:(1)设事件A 1表示“甲选22题”,A 2表示“甲选23题”,A 3表示“甲选24题”,B 1表示“乙选22题”,B 2表示“乙选23题”,B 3表示“乙选24题”,由甲、乙选做同一题的事件为A 1B 1+A 2B 2+A 3B 3,且A 1与B 1,A 2与B 2,A 3与B 3相互独立, 所以P(A 1B 1+A 2B 2+A 3B 3)=P(A 1)P(B 1)+P(A 2)P(B 2)+P(A 3)P(B 3)=3×19=13.(2)ξ的可能取值为0,1,2,3,4,5,则ξ~B(5,13),所以P(ξ=k)=C k 5(13)k (23)5-k =C k 525-k35,k =0,1,2,3,4,5.所以ξ的分布列为所以E ξ=np =5×13=53.答案:(1) 13. (2) 53.【同步训练】【一级目标】基础巩固组一.选择题1.已知离散型随机变量X 的分布列为则X 的数学期望EX =( )A.32 B .2 C.52 D .3 【解析】:EX =1×35+2×310+3×110=32.答案:A.2.一袋中有5个白球,3个红球,现从袋中往外取球,每次任取一个记下颜色后放回,直到红球出现10次时停止,设停止时共取了X 次球,则P (X =12)等于( )A .C 1012⎝⎛⎭⎫3810⎝⎛⎭⎫582 B .C 912⎝⎛⎭⎫389⎝⎛⎭⎫582 C .C 911⎝⎛⎭⎫589⎝⎛⎭⎫382 D .C 911⎝⎛⎭⎫3810⎝⎛⎭⎫582【解析】:“X =12”表示第12次取到红球,前11次有9次取到红球,2次取到白球,因此P (X =12)=38×C 911⎝⎛⎭⎫389⎝⎛⎭⎫582=C 911⎝⎛⎭⎫3810⎝⎛⎭⎫582.答案:D .3.在四次独立重复试验中,随机事件A 恰好发生一次的概率不大于其恰好发生两次的概率,则事件A 在一次试验中发生的概率p 的取值范围是( )A .[0.4,1]B .(0,0.4]C .(0,0.6]D .[0.6,1]【解析】:由题知C 14p (1-p )3≤C 24p 2(1-p )2,解得p ≥0.4,故选A . 答案:A .4.随机变量X 的分布列为则E (5X +4)等于( )A .15B .11C .2.2D .2.3 【解析】:∵E(X)=1×0.4+2×0.3+4×0.3=2.2,∴E(5X +4)=5E(X)+4=11+4=15. 答案:A .5.已知抛物线y =ax 2+bx +c (a ≠0)的对称轴在y 轴的左侧,其中a ,b ,c ∈{-3,-2,-1,0,1,2,3},在这些抛物线中,记随机变量X 为“|a -b |的取值”,则X 的数学期望E (X )为( )A.89B.35C.25D.13【解析】:对称轴在y 轴的左侧(a 与b 同号)的抛物线有2C 13C 13C 17=126(条),X 的可能取值有0,1,2.P(X =0)=6×7126=13,P(X =1)=8×7126=49,P(X =2)=4×7126=29,故E(X)=0×13+1×49+2×29=89.答案:A. 二.填空题6.设随机变量X ~B(6,12),则P(X =3)的值为 (用最简的分数作答)【解析】:P(X =3)=C 36(12)3(12)3=516. 答案:516. 7.10件产品中有7件正品、3件次品,从中任取4件,则恰好取到1件次品的概率是________.【解析】:由超几何分布的概率公式可得P (恰好取到一件次品)=C 13C 37C 410=12.答案:12.8.设随机变量X ~B (2,p ),随机变量Y ~B (3,p ),若P (X ≥1)=59,则P (Y ≥1)=________.【解析】:∵X ~B (2,p ),∴P (X ≥1)=1-P (X =0)=1-C 02(1-p )2=59,解得p =13.又Y ~B (3,p ),∴P (Y ≥1)=1-P (Y =0)=1-C 03(1-p )3=1927.答案:1927.三.解答题9.某校对参加“社会实践活动”的全体志愿者进行学分考核,因该批志愿者表现良好,学校决定考核只有合格和优秀两个等次.若考核为合格,则授予1个学分;若考核为优秀,则授予2个学分.假设该校志愿者甲、乙、丙考核为优秀的概率分别为45,23,23,且他们考核所得的等次相互独立.(1)求在这次考核中,志愿者甲、乙、丙三人中至少有一人考核为优秀的概率;(2)记在这次考核中甲、乙、丙三名志愿者所得学分之和为随机变量X ,求随机变量X 的分布列及数学期望. 【解析】:(1)记“甲考核为优秀”为事件A ,“乙考核为优秀”为事件B ,“丙考核为优秀”为事件C ,“甲、乙、丙三人中至少有一人考核为优秀”为事件D ,则P (D )=1-P (A B C )=1-P (A )P (B )P (C )=1-15×13×13=4445.(2)由题意,得X 所有可能的取值是3,4,5,6,P (X =3)=P (A B C )=P (A )P (B )P (C )=145,P (X =4)=P (A B C )+P (ABC )+P (A B C )=845,P (X =5)=P (ABC )+P (ABC )+P (ABC )=49,P (X =6)=P (ABC )=P (A )P (B )P (C )=1645,所以故E (X )=3×145+4×845+5×49+6×1645=7715.答案:(1) 4445.(2) X E (X )=3×145+4×845+5×49+6×1645=7715.10.某中学校本课程共开设了A ,B ,C ,D 共4门选修课,每个学生必须且只能选修1门选修课,现有该校的甲、乙、丙3名学生.(1)求这3名学生选修课所有选法的总数;(2)求恰有2门选修课没有被这3名学生选择的概率;(3)求这3名学生中选择A 选修课的人数X 的分布列和数学期望. 【解析】:(1)每个学生有4个不同的选择,根据分步计数原理,选法总数N =4×4×4=64.(2)设“恰有2门选修课没有被这3名学生选择”为事件E ,则P (E )=C 24C 23A 2243=916,即恰有2门选修课没有被这3名学生选择的概率为916. (3)方法一:X 所有可能的取值为0,1,2,3,P (X =0)=3343=2764,P (X =1)=C 13×3243=2764, P (X =2)=C 23×343=964,P (X =3)=C 3343=164,所以X 的分布列为所以X 的数学期望E (X )=0×2764+1×2764+2×964+3×164=34.方法二:因为A 选修课被每位学生选中的概率均为14,没被选中的概率均为34,所以X 的所有可能取值为0,1,2,3,且X ~B 3,14,P (X =0)=343=2764,P (X =1)=C 13×14×342=2764, P (X =2)=C 23×142×34=964,P (X =3)=143=164, 所以X故X 的数学期望E (X )=3×14=34.答案:(1) 64. (2) 916.(3) X 的分布列为E (X )=0×2764+1×2764+2×964+3×164=34.【二级目标】能力提升题组一.选择题1.已知集合A ={x |2x 2-x -3<0},B =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪y =lg1-x x +3,在区间(-3,3)上任取一实数x ,则x ∈A ∩B 的概率为( )A.14B.18C.13D.112【解析】:由2x 2-x -3<0,得-1<x<32.由1-xx +3>0,得x -1x +3<0,∴-3<x<1.∴A ∩B ={x|-1<x<1},故所求概率P =26=13.答案:C.2.某同学做了10道选择题,每道题四个选项中有且只有一项是正确的,他每道题都随意地从中选了一个答案,记该同学至少答对9道题的概率为P ,则下列数据中与P 的值最接近的是( )A .3×10-4B .3×10-5C .3×10-6D .3×10-7【解析】:P =C 910·149×34+C 1010·1410=30×1410+1410=31×1410=31×12102=31×110242≈31×(10-3)2=31×10-6=3×10-5. 答案:B . 二.填空题3.[2014·浙江卷] 随机变量ξ的取值为0,1,2.若P (ξ=0)=15,E (ξ)=1,则D (ξ)=________.【解析】:设P (ξ=1)=x ,P (ξ=2)=y ,则⎩⎨⎧x +y =45,x +2y =1⇒⎩⎪⎨⎪⎧x =35,y =15,所以D (ξ)=(0-1)2×15+(1-1)2×35+(2-1)2×15=25.答案:25.三.解答题(1)求在未来连续三天里,有连续两天的日车流量都不低于10万辆且另一天的日车流量低于5万辆的概率;(2)用X 表示在未来三天时间里日车流量不低于10万辆的天数,求X 的分布列和数学期望. 【解析】:(1)设A 1表示事件“日车流量不低于10万辆”,A 2表示事件“日车流量低于5万辆”,B 表示事件“在未来连续三天里,有连续两天的日车流量都不低于10万辆且另一天的日车流量低于5万辆”,则P (A 1)=0.35+0.25+0.10=0.70,P (A 2)=0.05, 所以P (B )=0.70×0.70×0.05×2=0.049. (2)X 所有可能的取值为0,1,2,3,P (X =0)=C 03×(1-0.7)3=0.027,P (X =1)=C 13×0.7×(1-0.7)2=0.189,P (X =2)=C 23×0.72×(1-0.7)=0.441,P (X =3)=C 33×0.73=0.343, 所以X 的分布列为因为X ~B (3,0.7)答案:(1) 0.049.(2) X 的分布列为E (X )=3×0.7=【高考链接】1.[2015·福建卷] 某银行规定,一张银行卡若在一天内出现3次密码尝试错误,该银行卡将被锁定.小王到该银行取钱时,发现自己忘记了银行卡的密码,但可以确认该银行卡的正确密码是他常用的6个密码之一,小王决定从中不重复地随机选择1个进行尝试.若密码正确,则结束尝试;否则继续尝试,直至该银行卡被锁定.(1)求当天小王的该银行卡被锁定的概率;(2)设当天小王用该银行卡尝试密码的次数为X ,求X 的分布列和数学期望. 【解析】:(1)设“当天小王的该银行卡被锁定”的事件为A ,则P (A )=56×45×34=12.(2)依题意得,X 所有可能的取值是1,2,3.又P (X =1)=16,P (X =2)=56×15=16,P (X =3)=56×45×1=23,所以X 的分布列为所以E (X )=1×16+2×16+3×23=52.答案:(1) 12.(2) X 的分布列为E (X )=1×16+2×16+3×23=52.2.[2014·北京卷] 李明在10场篮球比赛中的投篮情况统计如下(假设各场比赛相互独立):(1)从上述比赛中随机选择一场,求李明在该场比赛中投篮命中率超过0.6的概率;(2)从上述比赛中随机选择一个主场和一个客场,求李明的投篮命中率一场超过0.6,一场不超过0.6的概率;(3)记x -为表中10个命中次数的平均数,从上述比赛中随机选择一场,记X 为李明在这场比赛中的命中次数,比较EX 与x -的大小.(只需写出结论)【解析】: (1)根据投篮统计数据,在10场比赛中,李明投篮命中率超过0.6的有5场,分别是主场2,主场3,主场5,客场2,客场4.所以在随机选择的一场比赛中,李明的投篮命中率超过0.6的概率是0.5.(2)设事件A 为“在随机选择的一场主场比赛中,李明的投篮命中率超过0.6”,事件B 为“在随机选择的一场客场比赛中,李明的投篮命中率超过0.6”,事件C 为“在随机选择的一个主场和一个客场中,李明的投篮命中率一场超过0.6,一场不超过0.6”.则C=AB∪AB,A,B相互独立.根据投篮统计数据,P(A)=35,P(B)=25.故P(C)=P(AB)+P(AB)=35×35+25×25=1325.所以,在随机选择的一个主场和一个客场中,李明的投篮命中率一场超过0.6,一场不超过0.6的概率为1325.(3)EX=x-.答案:(1) 0.5. (2)1325. (3)EX=x-.3.[2014·全国卷] 设每个工作日甲、乙、丙、丁4人需使用某种设备的概率分别为0.6,0.5,0.5,0.4,各人是否需使用设备相互独立.(1)求同一工作日至少3人需使用设备的概率;(2)X表示同一工作日需使用设备的人数,求X的数学期望.【解析】:记A1表示事件:同一工作日乙、丙中恰有i人需使用设备,i=0,1,2.B表示事件:甲需使用设备.C表示事件:丁需使用设备.D表示事件:同一工作日至少3人需使用设备.(1)因为P(B)=0.6,P(C)=0.4,P(A i)=C i2×0.52,i=0,1,2,所以P(D)=P(A1·B·C+A2·B+A2·B·C)=P(A1·B·C)+P(A2·B)+P(A2·B·C)=P(A1)P(B)P(C)+P(A2)P(B)+P(A2)P(B)P(C)=0.31.(2)X的可能取值为0,1,2,3,4,其分布列为P(X=0)=P(B·A0·C)=P(B)P(A0)P(C)=(1-0.6)×0.52×(1-0.4)=0.06,P(X=1)=P(B·A0·C+B·A0·C+B·A1·C)=P(B)P(A0)P(C)+P(B)P(A0)P(C)+P(B)P(A1)P(C)=0.6×0.52×(1-0.4)+(1-0.6)×0.52×0.4+(1-0.6)×2×0.52×(1-0.4)=0.25,P(X=4)=P(A2·B·C)=P(A2)P(B)P(C)=0.52×0.6×0.4=0.06,P(X=3)=P(D)-P(X=4)=0.25,P(X=2)=1-P(X=0)-P(X=1)-P(X=3)-P(X=4)=1-0.06-0.25-0.25-0.06=0.38,所以EX=0×P(X=0)+1×P(X=1)+2×P(X=2)+3×P(X=3)+4×P(X=4)=0.25+2×0.38+3×0.25+4×0.06=2.答案:(1) 0.31.(2)2.。

二项分布与超几何分布的区别

二项分布与超几何分布的区别

(1)从中每次取出1个球然后放回,连续抽取三次,求取到红球 次数X的分布列和数学期望。 3k k k 解:由已知X~B(3,0.4), PX k C3 0.4 1 0.4 , (k 0,1,2,3)
X 所以,X的分布列为: p
0
1
2
3
27 54 36 8 E X 3 0.4 1.2 125 125 125 125
k n- k P(X=k)=Ck p (1 - p ) ,k=0,1,2,…,n. n
则称随机变量 X 服从参数为 n、p 的二项分布,记 作 X~B(n,p),并称 p 为成功概率.
2.超几何分布
一般地,在含有 M 件次品的 N 件产品中,任取 n 件,其 中恰有 X 件次品,则事件{X=k}发生的概率为
E X 3 0.6 1.8
0
1
2
3
8 36 54 27 125 125 125 125
变式:(3)把(2)改为:若随机在样本不赞成高考改革的家长中 抽取3个,记这3个家长中是城镇户口的人数为Y,试求Y的分布列 及数学期望E(Y). k 3 k C15 C10 解:由已知Y服从超几何分布, PY k , (k 0,1,2,3) 3 C25 所以,Y的分布列为: Y
2018届南宁市摸底考试18题
摸底考试18题第(1)问
(2)用样本的频率估计概率,若随机在全省不赞成高考改革的家 长中抽取3个,记这3个家长中是城镇户口的人数为X,试求X的分 布列及数学期望E(X). 用样本的频率估计概率应怎样理解? 概率定义:对于给定的随机事件A,如果随着试验次数的增加,事 件A发生的频率稳定在某个常数上,把这个常数记作P(A),称为 事件A的概率。 在样本中,不赞成高考改革的家长中是城镇户口的频率为0.6,因 此,估计全省从不赞成高考改革的家长中随机抽取1个,他是城镇 户口的概率为0.6,抽取3个,即进行3次独立重复试验,所以, X~(n,p)

二项分布与超几何分布 知识的上下位关系

二项分布与超几何分布 知识的上下位关系

二项分布与超几何分布知识的上下位关系二项分布与超几何分布是统计学中两种重要的概率分布类型,它们在描述事件发生的概率分布时起着重要作用。

本文将从简单介绍二项分布和超几何分布的概念开始,再深入探讨它们之间的上下位关系,以帮助读者更好地理解这两种概率分布。

一、二项分布的概念和特点1. 二项分布是描述了在n次独立重复的伯努利试验中成功次数的概率分布。

其中,每次试验只有两种可能的结果,记为成功和失败。

2. 二项分布的概率质量函数可以用数学公式P(X=k) = C(n, k) * p^k * (1-p)^(n-k)来表示,其中n表示试验的次数,p表示每次试验成功的概率。

3. 二项分布的期望值和方差分别为E(X) = np,Var(X) = np(1-p),当n较大时,二项分布可以近似为正态分布。

二、超几何分布的概念和特点1. 超几何分布描述了从有限大小N的总体中进行抽样后成功次数的概率分布。

与二项分布不同的是,超几何分布的抽样并非独立重复的。

2. 超几何分布的概率质量函数可以用数学公式P(X=k) = C(N, k) *C(N - n, n - k) / C(N, n)来表示,其中N表示总体中成功的个数,n 表示抽样的次数,k表示成功的次数。

3. 超几何分布的期望值和方差分别为E(X) = nN/N, Var(X) = nN(N-n)(N-n-1) / N^2(N-1),当N较大时,超几何分布也可以近似为正态分布。

三、二项分布与超几何分布的上下位关系1. 二项分布和超几何分布的关系在于都描述了成功次数的概率分布,但是二者的抽样方式不同,因此二项分布描述的是独立重复试验,而超几何分布描述的是有限总体中的抽样。

2. 当总体大小N固定,抽样次数n趋向于无穷大时,超几何分布近似于二项分布。

3. 当总体大小N趋向于无穷大时,超几何分布也可以近似为二项分布。

四、个人观点和理解在实际应用中,二项分布常用于描述独立重复试验的概率分布,如投掷硬币、赌博等;而超几何分布则常用于描述有限总体中的抽样分布,如抽样检验、质量抽检等。

二项分布的概率

二项分布的概率

二项分布的概率引言二项分布是概率论中一个常见的离散概率分布,它描述了在给定一定的试验次数和成功概率下,成功事件发生的次数。

本文将详细介绍二项分布的定义、概率质量函数、期望和方差等基本概念,并探讨其应用以及与其他概率分布的关系。

二项分布的定义二项分布是指在n个相互独立的、拥有相同成功概率p的伯努利试验中,成功事件发生k次的概率分布。

每次试验只有两个可能的结果,成功和失败,成功的概率为p,失败的概率为1-p。

二项分布的概率质量函数可以表示为:P(X=k)=C n k⋅p k⋅(1−p)n−k。

其中,C n k表示组合数,C n k=n!k!(n−k)!二项分布的性质二项分布具有以下几个重要的性质:性质1:期望和方差设X服从二项分布B(n,p),则其期望和方差分别为: - 期望:E(X)=np - 方差:Var(X)=np(1−p)性质2:独立性在二项分布中,每次试验都是相互独立的,即一次试验的结果不受前一次试验结果的影响。

这意味着二项分布满足独立性的性质。

性质3:期望的线性性若X1和X2分别服从二项分布B(n1, p)和B(n2, p),则有E(X1+X2)=E(X1)+E(X2)=(n1+n2)p。

这意味着二项分布的期望具有线性性。

二项分布的应用二项分布在实际应用中有着广泛的应用,尤其在统计学、生物学和工程学等领域。

应用1:统计学中的假设检验在统计学中,二项分布可以用于假设检验问题。

假设检验的目的是基于样本数据对总体的某个特征进行推断。

假设检验中常常使用二项分布来计算在零假设成立的情况下,观察到的样本数据的概率。

通过计算这个概率,我们可以判断观察到的样本数据是否与理论上的预期相符。

应用2:生物学中的基因型分析在生物学中,二项分布被广泛应用于基因型分析。

基因型分析是研究个体或种群基因型频率的方法。

通过对基因型进行分析,我们可以了解特定基因的分布情况以及与遗传疾病的相关性。

二项分布可以用来计算不同基因型频率的概率,并进行比较和推断。

关于二项分布与超几何分布问题区别举例

关于二项分布与超几何分布问题区别举例

关于二项分布与超几何分布问题区别举例Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】关于“二项分布”与“超几何分布”问题举例一.基本概念 1.超几何分布一般地,在含有M 件次品的N 件产品中,任取n 件,其中恰有X 件次品,则事件X=k 发生的概率为:P(X=k)=n Nk n MN k M C C C --⋅,k= 0,1,2,3,,m ;其中,m = minM,n,且n N , M N . n,M,N N 为超几何分布;如果一个变量X 的分布列为超几何分布列,则称随几变量X 服从超几何分布.其中,EX= n MN2.二项分布在n次独立重复试验中,设事件A 发生的次数为X,在每次试验中,事件A 发生的概率为P,那么在n次独立重复试中,事件A恰好发生k次的概率为:P(X=k)= C n k p k(1-p)n-k(k=0,1,2,3,,n),此时称随机变量X服从二项分布.记作:X B(n,p),EX= np3.“二项分布”与“超几何分布”的联系与区别(1)“二项分布”所满足的条件每次试验中,事件发生的概率是相同的;是一种放回抽样.各次试验中的事件是相互独立的;每次试验只有两种结果,事件要么发生,要么不发生;随机变量是这n次独立重复试验中事件发生的次数.(2)“超几何分布”的本质:在每次试验中某一事件发生的概率不相同,是不放回抽样,“当样本容量很大时,超几何分布近似于二项分布;合”,使得“超几何分布”期望的计算大简化.共同点:每次试验只有两种可能的结果:成功或失败。

不同点:1、超几何分布是不放回抽取,二项分布是放回抽取;2、超几何分布需要知道总体的容量,二项分布不需要知道总体容量,但需要知道“成功率”;联系:当产品的总数很大时,超几何分布近似于二项分布。

因此,二项分布模型和超几何分布模型最主要的区别在于是有放回抽样还是不放回抽样.所以,在解有关二项分布和超几何分布问题时,仔细阅读、辨析题目条件是非常重要的. 二.典型例题例1:袋中有8个白球、2个黑球,从中随机地连续抽取3次,每次取1个球.求:(1)有放回抽样时,取到黑球的个数X的分布列;(2)不放回抽样时,取到黑球的个数Y的分布列.解:(1)有放回抽样时,取到的黑球数X可能的取值为0,1,2,3.又由于每次取到黑球的概率均为15,3次取球可以看成3次独立重复试验,则1~35X B ⎛⎫⎪⎝⎭,. 03031464(0)55125P X C ⎛⎫⎛⎫==⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∴;12131448(1)55125P X C ⎛⎫⎛⎫==⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭; 21231412(2)55125P X C ⎛⎫⎛⎫==⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭; 333141(3)55125P X C ⎛⎫⎛⎫==⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.因此,X 的分布列为(2).不放回抽样时,取到的黑球数Y可能的取值为0,1,2,且有:03283107(0)15C C P Y C ===;12283107(1)15C C P Y C ===;21283101(2)15C C P YC ===.因此,Y 的分布列为例2.在10件产品中,有3件一等品,4件二等品,3件三等品,从这10件产品中任取3件,求:(1) 取出的3件产品中一等品件数多于二等品件数的概率.(2) 记:X表示“取出的3件产品中一等品件数多于二等品件数的数量”,求X 的分布列并求EX;分析:由题可知:从10件产品中分别任取两次得到“一等品”或“二等品”的概率是不相等的,因此是一种不放回抽样;随机变量 X服从超几何分布.解:(1) 记A1:取出3件一等品;A2:取出2件一等品;A3:取出1件一等品,二件三等品.A1、A2、A3互斥,P(A 1)= C 33C 103 = 1120 , P(A 2)= C 32C 71C 103 =740,P(A 3)= C 31C 72C 103 = 340 ; 所以,P =P(A 1)+ P(A 2)+ P(A 3)= 31120 .(2)X=0,1,2,3; X 服从超几何分布,所以P(X=0)= P(一件一等品,一件二等品,一件三等品)=310131413C C C C =310;P(X=1)=P (二件一等品,一件二等品) =3101423C C C =110; P(X=2)=P(三件一等品,一件二等品)=3101433C C C =130 ; P(X=3)= P (三件一等品,零件二等品)= 3100433C C C = 1120;EX = nM N = 3310=说明:谨防错误地认为随机变量X 服从二项分布,即:XB(3, 31120).例3.从某高中学校随机抽取16名学生,经校医检查得到每位学生的视力,其中“好视力”4人,以这16人的样本数据来估计整个学校的整体数据,若从该校(人数很多)任选3人,记X表示抽到“好视力”学生的人数,求X的分布列及数学期望.分析:本题就是从“该校(人数很多)任选3人”,由此得到“好视力”人数X,若每次从该校任取一名学生为“好视力”这一事件的概率显然是相等的,因为该校“人数很多”相当于“有放回抽样”,因此,随机变量X服从“二项分布”而不是“超几何分布”.解:由题可知:X= 0,1,2,3;由样本估计总体,每次任取一人为“好视力”的概率为: P = 416 = 14,则XB(3,14 );P(X=0)= C 30( 14 )0(1- 14)3-0 = 2764; P(X=1)= C 31( 14 )1(1- 14)3-1 = 2764 ;P(X=2)= C 32( 14 )2(1- 14 )3-2 = 964 ;P(X=3)= C 33( 14 )3(1- 14 )3-3 = 164;EX = 3×14 = 34. 说明:假设问题变为:“从16名学生中任取3名,记X 表示抽到“好视力”学生的人数,求X 的分布列及数学期望”.那么X 服从“超几何分布”,即:P(X=k)= 3163124C C C k k ,(X=0,1,2,3),其中,数学期望值不变,即为:EX= 3×416 = 34.。

超几何分布与二项分布的联系.

超几何分布与二项分布的联系.

超几何分布与二项分布的联系超几何分布和二项分布确实有着密切的联系,但也有明显的区别。

课本对于超几何分布的定义是这样的:一般的,若一个随机变量X的分布列为C C P X k C --==,其中0,1,2, , k I = , min(, I n M =,则称X服从超几何分布,记为(,,X H n M N。

其概率分布表为:对于二项分布的定义是这样的:若随机变量X的分布列为((1 k k n k n P X k Cp p -==-,贝U称X服从参数为,n p的二项分布,记为(,X B n P。

其概率分布表为:超几何分布与二项分布都是取非负整数值的离散分布,表面上看,两种分布的概率求取有截然不同的表达式,但看它们的概率分布表,会发现构造上的相似点,如:随机变量X的取值都从0连续变化到I ,对应概率和,,N n I三个值密切相关.可见两种分布之间有着密切的联系.课本中对超几何分布的模型建立是这样的:若有N件产品,其中M件是废品,无返回地任意抽取n件,则其中恰有的废品件数X是服从超几何分布的。

而对二项分布则使用比较容易理解的射击问题来建立模型。

若将但超几何分布的概率模型改成:若有N件产品,其中M件是废品,有返回的任意抽取n 件,则其中恰有的废品件数X 是服从二项分布的。

在这里,两种分布的差别就在于'有”与“无”的差别,只要将概率模型中的’无”改为有”或将有”改为无”就可以实现两种分布之间的转化。

’返回”和不返回”就是两种分布转换的关键。

如在2.2节有这样一个例题:高三(1班的联欢会上设计了一项游戏:在一个口袋中装有10个红球、20个白球,这些球除颜色外完全相同,一次从中摸出5个球,摸到4个红球1个白球就是一等奖,求获一等奖的概率。

本题采用的解法是摸出球中的红球个数X服从超几何分布,但是如果将一次从中摸出5个球”改为摸出一球记下颜色,放回后再摸一球,反复5次”则摸出球中的红球个数X将不再服从超几何分布,而是服从二项分布。

二项分布,超几何分布数学期望与方差公式的推导

二项分布,超几何分布数学期望与方差公式的推导

二项分布,超几何分布数学期望与方差公式的推导在概率论和数理统计中,二项分布和超几何分布是重要的概率分布,它们的数学期望与方差可以用一定的公式来表示,并可以通过推导来算出。

本文从实际问题出发,详细介绍了二项分布和超几何分布数学期望与方差公式的推导过程。

一、二项分布1.1义在概率论中,“二项分布”又称为“伯努利分布”,是指在若干次独立重复实验中,只有两种结果:实验成功和实验失败之间的概率分布。

1.2学期望与方差公式假设在每次实验中,实验成功的概率为$p$,共进行$n$次实验,则二项分布的概率函数为:$$P(X=x)=C_{n}^{x}p^{x}(1-p)^{n-x}$$其中,$x$为实验成功的次数,$C_{n}^{x}$为$n$个不同元素中取$x$个的组合数,即$$C_{n}^{x}=frac{n!}{x!(n-x)!}$$数学期望和方差用如下公式表示:$$E(X)=np$$$$D(X)=np(1-p)$$二、超几何分布2.1义超几何分布也称为超几何试验、超几何抽样或者超几何实验,可用于描述一种只有限数量的可能事件的抽样模型,其中,采用的方法是在一大堆里随机的抽取一定数量的元素。

超几何分布用参数$n$、$N$和$p$来描述,它的概率分布为:$$P(X=x)=C_{N}^{x}C_{n}^{x}p^{x}(1-p)^{N-x}$$ 其中,$x$为抽取到实验成功的次数,$N$为堆里元素的总数量,$p$为实验成功的概率,$n$为抽取的总次数。

2.2学期望与方差公式数学期望和方差用如下公式表示:$$E(X)=np$$$$D(X)=frac{n(N-n)p(1-p)}{N-1}$$三、推导3.1导期望根据定义可得:$$E(X)=sum_{x=0}^{n}xP(X=x) $$二项分布的推导:$$E(X)=sum_{x=0}^{n}xC_{n}^{x}p^{x}(1-p)^{n-x}$$$$E(X)=npsum_{x=0}^{n}C_{n}^{x}p^{x-1}(1-p)^{n-x}$$ 由于$C_{n}^{x}$是以$x$为底的等比数列,有:$$sum_{x=0}^{n}C_{n}^{x}p^{x-1}(1-p)^{n-x}=frac{1-(1-p)^{n} }{p}=frac{1-q^{n}}{p}=1$$所以:$$E(X)=np $$超几何分布的推导:$$E(X)=sum_{x=0}^{n}xC_{N}^{x}C_{n}^{x}p^{x}(1-p)^{N-x}$$$$E(X)=npsum_{x=0}^{n}C_{N}^{x}C_{n}^{x}p^{x-1}(1-p)^{N-x}$ $由于$C_{n}^{x}$是以$x$为底的等比数列,有:$$sum_{x=0}^{n}C_{N}^{x}C_{n}^{x}p^{x-1}(1-p)^{N-x}=frac{1-(1-p)^{N}}{p}=frac{1-q^N}{p}=frac{Np-(N-n)p}{p}=N-n+1$$ 所以:$$E(X)=np(N-n+1) $$3.2导方差根据定义可得:$$D(X)=E(X^{2})-E(X)^2$$二项分布的推导:$$D(X)=E(X^{2})-E(X)^2$$$$D(X)=sum_{x=0}^{n}x^2C_{n}^{x}p^{x}(1-p)^{n-x}-np^2$$ 由于$C_{n}^{x}$是以$x$为底的等比数列,有:$$sum_{x=0}^{n}x^2C_{n}^{x}p^{x}(1-p)^{n-x}=npsum_{x=0}^{n} xC_{n}^{x}p^{x-1}(1-p)^{n-x}=np^2frac{1-(1-p)^{n}}{p}=np^2f rac{1-q^{n}}{p}=np^2$$所以:$$D(X)=np(1-p) $$超几何分布的推导:$$D(X)=E(X^{2})-E(X)^2$$$$D(X)=sum_{x=0}^{n}x^2C_{N}^{x}C_{n}^{x}p^{x}(1-p)^{N-x}-n p^2(N-n+1)^2$$由于$C_{n}^{x}$是以$x$为底的等比数列,有:$$sum_{x=0}^{n}x^2C_{N}^{x}C_{n}^{x}p^{x}(1-p)^{N-x}=np(N-n +1)sum_{x=0}^{n}xC_{N}^{x}C_{n}^{x}p^{x-1}(1-p)^{N-x}$$$$=np(N-n+1)^2frac{1-(1-p)^{N}}{p}=np(N-n+1)^2frac{1-q^N}{p }=np(N-n+1)^2frac{Np-(N-n)p}{p}$$$$=np(N-n+1)^2frac{N-n}{p}=np[N(N-n+1)-n(N-n+1)]$$ 所以:$$D(X)=frac{n(N-n)p(1-p)}{N-1} $$四、总结从上文可以看出,二项分布和超几何分布的数学期望与方差公式都有具体的推导过程,数学期望与方差之间也有一定的关系。

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二项分布、超几何分布数学期望与方差公式的推导
高中教材中对二项分布和超几何分布数学期望与方差公式没有给出推导公式,现笔者给出一推导过程仅供参考。

预备公式一
11--=k n k n nC kC (1≥n )
,利用组合数计算公式即可证明。

预备公式二
[]2
2)()()(ξξξE E D -=,证明过程可见教材。

预备公式三
2
2)1()1(---=-k n k n C n n C k k (
2,2≥≥k n ),利用组合数计算公式即可证明。

预备公式四
),,,,(022110n k m k N k n m C C C C C C C C C k
n m m k n k m n k m n k m n ≤≤∈=++++++-- ,利用恒等式
m n n m x x x )1()1()1(++=++的二项展开式中k x 的系数相等可证。

一、二项分布
在n 次独立重复试验中,每次试验中事件A 发生的概率为p (10<<p ),事件A 发生次数为ξ,则ξ的概率分布列为:
二项分布的数学期望np p p np p p
C np p p nC p p kC p p kC E n n
k k n k k n n
k k
n k k n n
k k
n k
k n
n
k k
n k
k
n
=+-=-=-=-=-=-=----=---=-=-∑∑∑∑11
1
111
111
0)1()1()1()
1()
1()(ξ
2.二项分布的方差
[])
1()1()1()1()1()
1()1()()
1()1()1()
1()1()1()()
1()()()(2
22222n
2
22
2
2
22n
2222
2
n
2
22n
1
n
12
2n
1
22
n
2
2
2
p np p n np p p p n n p n np p p C
p n n p n np p p C n n p n E p p C k k p n p p kC p p C k k p n p p C k np p p C k E E D n k k n k k n k k n k k n k k
n k
k
n
k k n k
k n k k
n k
k
n
k k n k
k n k k
n k
k n
-=-++--=-+--=-+--=-+--=--+--=--=--=-=-=----=---=-=-=-=-=-∑∑∑∑∑∑∑ξξξξ二、超
几何分布
一批产品共N 件,其中有M 件不合格品,N -M 件合格品,从中随机取出n 件产品中,不合格品数X 的概率分布列为:
其中(,)。

1.超几何分布的数学期望
()
N
nM
n N n N N n N n M C C M C C C C C C C M C C C M
C C C k C C C k X E n N n N
m
n M N m M n M N M n M N M n N
k
n M N m
k k M n N m
k n N k n M
N k M m
k n N k n M
N k M =
-⋅-⋅-⋅-⋅⋅=
⋅=++====--------------=--=--=--∑∑∑)!()!1(!)!1()!(!)(1
1112111011
111
0)(利用预备公式四可得
2.超几何分布的方差
()()()()()()())1
11)(1(111)1()1()1(1)()()(2
2
222
2222
122
122
2
2
2
----=---⋅=⎪
⎭⎫ ⎝⎛-+--⋅-=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+⋅-=⎪⎭⎫
⎝⎛-+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+⋅-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=-=----=--=--=--=--=--∑∑∑∑∑N n N M N nM N N M N n N N nM N nM N nM N N n n M M N nM N nM C C M M N nM N nM C C C M M N nM C C C k C C C k k N nM C C C k N nM C C C k X E X E X D n N n
N k n M N m k k M n
N m
k n
N
k n M
N k M m k n N k n M N k M m
k n N k n M N k M m
k n
N k n M
N k M
3.超几何分布的数学期望和方差与二项分布的数学期望和方差的关系 根据极限知识,很容易得到: 在超几何分布中,当+∞→N 时,
p N
M
→(二项分布中的p ) (1)当+∞→N 时,超几何分布的数学期望)()(X E np N
M
n X E =→=(二项分布的数学期望)
(2)当+∞→N 时,超几何分布的方差
)1(1111)(p np N n N M N M n
X D -→⎪⎭
⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛-=(二项分布的方差) (3)当+∞→N 时,超几何分布可近似为二项分布。

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