概率论与数理统计5

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概率论与数理统计 第五章

概率论与数理统计 第五章

Xn ⎯ ⎯→ X 2. 依概率收敛与依分布收敛的关系
依概率收敛 ⇒ 依分布收敛
L
3. 定义:中心极限定理 设随机变量 X ~ N(0,1),{Xi },i = 1, 2, … 相互独 立,且数学期望和方差都存在, 若标准化随机变量序列

n
i =1
Xi −
∑ E(X
i =1
n
i
)

n
i =1
D(X i)
所以结论成立。 由此有,若X ~ B( n, p ),对于足够大的n,有 ⎧ m1 − np X − np m2 − np ⎫ ⎪ ⎪ < ≤ P{m1 < X ≤ m2 }= P ⎨ ⎬ np(1 − p) np(1 − p) ⎪ ⎪ np(1 − p) ⎩ ⎭
⎧ Yn − np ⎫ ⎪ ⎪ ≤ x ⎬ = Φ( x ) lim P ⎨ n →∞ ⎪ np(1 − p ) ⎪ ⎩ ⎭
证明:对于任意正整数n,随机变量Yn 可表示为 证明:对于任意正整数n Yn = X1+ X2+…+ Xn X1, X2,…, Xn 相互独立,Xi ~ B( 1, p ),且有 E( Xi ) = p , D( Xi ) = p(1-p) 所以随机变量序列{ Xi }, i =1,2,…满足独立同分布 中心极限定理条件。即有
切比雪夫不等式的应用 1)估计随机变量落在某个区间内的概率 (P125例5.5.2) 2)估计ε的值, 使 P(│X - E(X)│<ε) ≥ a (0<a<1) 3)证明大数定律。
二. 大数定律 定义: 依概率收敛 设{Xn}是一个随机变量序列,X 是一个随机变量 或常数,若对于任意的ε> 0,有 lim P{| X n − X |≥ ε } = 0

第五章《概率论与数理统计教程》课件

第五章《概率论与数理统计教程》课件

试决定常数 3.
X ,Y
C
使得随机变量 cY 服从分布

2
分布。
相互独立,都与 N ( 0 , 9 ) 有相同分布, X 分别是来自总体
X ,Y
1
, X 2 , , X 9和
Y1 ,Y 2 , ,Y 9
的样本,

Z
9
X
i
i1
6 - 23
Y
i1
9
则Z 服从—— ,自由度为——。
2 i
4.
X1, X 2, X 3, X 4
是来自总体
X ~ N ( , )
2
的样本,则随机变
量 Y
X3 X4
服从——分布,其自由度为———。
2
(X i )
i1
2
5.

X 1 , X 2 , , X 10
是来自总体 X
~ N ( ,4 )
2
的样本, ( S 2 P
a ) 0 .1
一. 单个正态总体的统计量的分布
X 1 , X 2 , X n是来自正态总体 ~ N ( , 2 )的样本, X
X , S 分别是样本均值和样本 方差
2
定理1
X
n
1
n
X i ~ N ( ,

n
2
);
i1
定理2 U
1
X
/
~ N ( 0 ,1 );
n
定理3
6 - 18
定理7
当 1
2
2 2
2 2 时, 令 S w
( n1 1) S 1 ( n 2 1) S 2
2

概率论与数理统计 第5章

概率论与数理统计 第5章
i 1 4 i 2 2 i i 1
n
n
性质2.(分布可加性):若X~2(n1),Y~2(n2),X与 Y独立,则
X + Y~2(n1+n2 )
3、2分布表及有关计算
(1)构成 P{2(n)>λ}=α,已知n, α可查表求得λ; (2)有关计算P 2 (n) 2 (n) 称为上侧α分位数
例5.1 设 X ~ N ( , 2 ) (X1,X2,…,Xn)为X的一个样本,
求(X1,X2,…,Xn)的密度。 解 (X1,X2,…,Xn)为X的一个样本,故
X i ~ N ( , 2 )
n
i 1,2,, n
f ( x1 , x2 ,, xn ) f ( xi )
16 2

i 1,2,,16
2 1 16 2 2 P ( X i ) P 8 2 (16) 16 2 16 i 1
2—分布的密度函数f(y)曲线
n/2 1 f ( y) 2 ( n / 2) y 0,
n y 1 2 2
e , y0 y0
2 例5.4 X ~ N ( , ) (X1,X2,X3)为X的一个样本
X 1 X 2 X 3 的分布。 求


(n)为整体记号
2
2 (n) 2 2 查表得 0 ( 25 ) 34 . 382 10) 18.307 .1 0.05 (
1 当n充分大时,近似有 (n ) (u 2n - 1) 2 2
2
练习1. P(2(n)<s)=1-p ∵P(2(n) < s)=1- P(2(n) s )=1-p ∴ P(2(n) s )=p 2 s p (n) 练习2. P(2(11)>s)=0.05,求s

概率论与数理统计(经管类) (5)

概率论与数理统计(经管类) (5)

概率论与数理统计(经管类)您的姓名: [填空题] *_________________________________1描述随机变量取值偏离数学期望程度的数字特征是() [单选题] *A.方差(正确答案)B.平方差C.期望D.偏差2设C为常数,则C的方差D (C)=( ) [单选题] *A.1B.0(正确答案)C.2D.53设随机变量X服从【2,5】上的均匀分布,则E(X)=()。

[单选题] *A.1B.2.5C.3.5(正确答案)D.54设随机变量X服从参数为2的泊松分布,则E(2X)=_________。

() [单选题] *A.1B.4(正确答案)C.25设随机变量X的方差D(X)=1,则-X的方差D(-X)=()。

[单选题] *A.1(正确答案)B.0C.2D.56已知随机变量X~N(0,1),则随机变量Y=2X-1的方差为() [单选题] *A.1B.2C.3D.4(正确答案)7设随机变量X服从参数为λ的泊松分布,E(X)=5,则λ=() [单选题] *A.1B.0C.2D.5(正确答案)8设在三次独立重复试验中,事件A出现的概率都相等,若已知A至少出现一次的概率为19/27,则事件A在一次试验中出现的概率为()。

[单选题] *A.1/6B.1/4C.1/3(正确答案)D.1/29同时扔3枚均匀硬币,则至多有一枚硬币正面向上的概率为()。

[单选题] *B.1/4C.1/3D.1/2(正确答案)10设A与B是任意两个互不相容事件,则下列结论中正确的是() [单选题] *A.P(A)=1-P(B)B.P(A-B)=P(B)C.P(AB)=P(A)P(B)D.P(A-B)=P(A)(正确答案)。

概率论与数理统计----第五章大数定律及中心极限定理

概率论与数理统计----第五章大数定律及中心极限定理

= 1 − Φ(3.54)
=0.0002
一箱味精净重大于20500的概率为 的概率为0.0002. 一箱味精净重大于 的概率为
推论:
特别,若X~B(n,p),则当n充分大时, 特别, ~B(n 则当n充分大时,
X~N(np,npq) X~N(np,npq) np
若随机变量X~B( X~B(n, ),则对任意实数x有 ),则对任意实数 即 若随机变量X~B( ,p),则对任意实数 有
不等式证明 P{-1<X<2n+1}≥(2n+1)/(n+1)(n+1)
3. 设P{|X-E(X)|<ε}不小于 不小于0.9,D(X)=0.009.则用 不小于 则用
切比绍夫不等式估计ε的 最小值是( 切比绍夫不等式估计 的 最小值是
0.3 ).
4.(894) 设随机变量 的数学期望为 设随机变量X的数学期望为 的数学期望为µ, 标准差为σ,则由切比绍夫不等式 标准差为 则由切比绍夫不等式 P{|X-µ|≥3σ}≤( ). 1/9 5. 设随机变量X的分布律为 设随机变量 的分布律为 P{X=0.3}=0.2, P{X=0.6}=0.8, 用切比绍夫不等式估计 |X-E(X)|<0.2的概率 的概率. 的概率
1 n lim P ∑ Xi − µ < ε = 1 n→∞ n i =1
定理(贝努里利大数定律) 设每次实验中事件A发生的概率 定理(贝努里利大数定律) 设每次实验中事件A 为p,n次重复独立实验中事件A发生的次数为nA,则对任 次重复独立实验中事件A发生的次数为n 意的ε>0 意的ε>0 ,事件的频率 nA ,有 ε>

+∞
−∞

概率论与数理统计答案第五章(东华大学出版)

概率论与数理统计答案第五章(东华大学出版)

第五章复习题Page1941、 设i (i=1,2,,50)ξ 是相互独立的随机变量,且它们都服从参数为0.03λ=的泊松分布。

记1250ξξξξ=+++ ,试用中心极限定理计算P(3)ξ≥。

解:由中心极限定理可认为~ξ((),())(1.5,1.5)N E D N ξξ=,则(3)P ξ≥1.31.5)1)1(1.225)10.889751.51.5P ===-Φ=-=。

2、 一部件包括10部分。

每部分的长度是一个随机变量,它们相互独立且具有同一分布。

其数学期望为2mm ,均方差为0.05mm ,规定总长度为20±0.1mm 时产品合格,试求产品合格的概率。

解:由中心极限定理可认为总长度~ξ((),())(20,0.025)N E D N ξξ=,则(19.920.P ξ≤≤()2(0.6325)10.4735025P ξ=≤=Φ-=。

3、 一个加法器同时收到20个噪声电压(1,2,,20)k V k = 。

设它们是相互独立的随机变量,且都在区间[0,10]上服从均匀分布。

V 为加法器上受到的总噪声电压,求(105)P V >解:由中心极限定理可知)3500,100()121020,520())(),((~2N N V D V E N V =⨯⨯=,则(105))1(0.39)10.65170.3483P V P >=>=-Φ=-= 4、 计算机在进行加法时,对每个加数取整(取为最接近它的整数),设所有的取整误差是相互独立的,且它们都在(0.5,0.5]-上服从均匀分布。

(1) 若将1500个数相加,问误差总和的绝对值超过15的概率是多少?(2) 问几个数加在一起可使得误差总和的绝对值小于10的概率为0.90?解:(1)由中心极限定理:误差总和)125,0()1211500,01500(~N N =⨯⨯ξ,因此(||15)2(12(10.9099)0.1802P P ξ>=>=-Φ=⋅-=。

概率论与数理统计第5章

概率论与数理统计第5章

p( x1 , x2 ,
, xn ) = p(x1 )p(x2 )
p(xn ) = ∏ p( xi )
i =1
n
14 September 2009
1.
若连续型总体 X 的密度函数为 p(x ), , X n )是取自总体 X 的样本, iid
(X 1 , X 2 ,
X1, X2, … , Xn
n 则 (X 1 , X 2 , , X n )的密度函数为 p( x1 , x2 , , xn ) = p(x1 )p(x2 ) p(xn ) = ∏ p( xi ) i =1
数理统计
学习基础:1、高等数学 2、概率论
前面的学习已知:随机变量及其所伴随的概率分布全面描述了 随机现象的统计规律性,所以要研究一个随机现象首先要 知道它的概率分布. 概率论中:许多问题的概率分布通常是已知的或假设为已知的然后 在此基础上进行一切计算与推理. 实际中:一个随机现象的概率分布可能完全不知道 或知道分布类型却不知道其中的参数.例如正态分布
则 (X 1 , X 2 ,
, X n )的密度函数为
p( x1 , x2 ,
, xn ) = p(x1 )p(x2 )
n
p(xn )
⎧n −λ ∑ xi ⎪ Π λe −λxi = λ ne i=1 = ⎨ i =1 ⎪ 0 ⎩
xi > 0, i = 1, 2, 其它
,n
例如 设某批产品共有N 个,其中的次品 数为M, 其次品率为 p = M / N 若 p 是未知的,则可用抽样方法来估计它. 从这批产品中任取一个产品,用随机变量 X来描述它是否是次品: 所取的产品是次品 ⎧ 1, X =⎨ ⎩ 0, 所取的产品不是次品 X 服从参数为p 的0-1分布,可用如下表示 方法: P(x) = p (1− p) ,

概率论与数理统计 五大数定理

概率论与数理统计 五大数定理

[注]: X n P → a 注: 推论(辛钦大数定律) 推论(辛钦大数定律)
X n − a P → 0
设独立随机变量 X 1 , X 2 ,⋅ ⋅ ⋅, X n 服从同一分布 并且有数学 服从同一分布, 期望 µ 及方差 σ 2, X 1 , X 2 ,⋅ ⋅ ⋅, X n 的算术平均值当 n → ∞ 则 时,按概率收敛于µ, 即对于任何正数 ε,恒有 按概率收敛于 ,
第五章 大数定理与中心极限定理
“大数定律”: 用来阐明大量随机现象平均结果稳定性的定理 大数定律” 用来阐明大量随机现象平均结果稳定性的定理. 大数定律
一、切比雪夫不等式
切比雪夫不等式: 切比雪夫不等式: 设随机变量 X 有数学期望 EX 及方差 DX, , 下列不等式成立: 则对于任何正数 则对于任何正数 ε,下列不等式成立:
2 i
n
则:E(Yn ) =
2 µi , D(Yn ) = ∑σi2 = sn . ∑
n i =1
n
i =1
i =1
∴ Z n = Yn
1 = sn

n Y n − EY n 1 n = = ∑ X i − ∑ µ i sn i =1 DY n i =1
∑ (X
i =1
n
i
− µ i ), 则有:E ( Z n ) = 0 , D ( Z n ) = 1 . 则有:
概率论中有关论证随机变量的和的极限分布是正态分布的定 概率论中有关论证随机变量的和的极限分布是正态分布的定 随机变量的和的极限分布是正态分布 是独立随机变量, 设 X 1 , X 2 ,⋅ ⋅ ⋅ , X n ,⋅ ⋅ ⋅ 是独立随机变量,并各有
EX i = µ i , DXi = σ , i = 1,2,⋅ ⋅ ⋅, n,⋅ ⋅ ⋅. 设 n = ∑Xi , Y
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26.757
28.299 29.819 30.319 … …
上分位点
查表练习:
求下列各式中的 C 值
1. Y ~ 2 ( 24), P (Y C ) 0.1 2. Y ~ 2 (40), P (Y C ) 0.95 3. Y ~ t (6), P (Y C ) 0.05 4. Y ~ t (15), P (Y C ) 0.01 5. F0.05 (4,9), F0.1 (10,5), F0.9 (10,20),
1 5 2 5 2 1 1.8 x i 0.6 (0 1 0 1 1) 0 .3 4 i 1 4 4 4
第六章 样本及抽样分析
抽样分布 统计量是不含未知量的样本函数,也是随机变量。
统计量的分布称抽样分布。
当总体分布已知时,抽样分布也确定了,但这些分布 很难求出。 抽样 总体 样本 统计量 抽样分布 概率
t1 ( n) t ( n)
第六章 样本及抽样分析
正态总体统计量的分布
X 1 , X 2 , , X n 来自正态总体 N ( , 2 ) 的样本,其样
本均值和样本方差
n 1 n 1 2 X Xi , S2 ( X X ) n i 1 n 1 i 1 i
第六章 样本及抽样分析
练习
2.设总体X~N(a, b),其中 a 已知,b 未知。再设
X1, X2, X3 是取自总体 X 的一个样本。那么,函数
(1)X1 + X2 + X3;(2)X2 + 2a;(3)X1; (4)max{X1, X2, X3};(5)∑Xi2 / b 中哪些是统计量?
第六章 样本及抽样分析
•对称性: t1 ( n) t ( n)
• n →∞,密度函数趋
向标准正态分布;
α
1-α
分位点 查表
深绿面积占整个面积的 5 分之一,那么点x称为 5 分 之一右侧分位点,记为x0.2
α分位点(0<α<1)指将密度曲线下面的面积按比例α划分的点, 有左(侧)分位点和右(侧)分位点,后者也称上分位点。
… 2.156
n
… 10
0.99
… 2.558
0.975
… 3.247
0.95
… 3.940

… …

… …
0.05
… 18.307
0.025
… 20.483
0.01
… 23.209
0.005
… 25.188
11
12 13 14 … …
2.603
3.074 3.565 4.075 … …
3.053
3.571. 4.107 4.660 … …
的分布性质:
X ~ N ( ,
2
n
),
( X ) n

~ N (0,1)
( n 1) S 2
2 X n ~ t ( n 1) S
~ 2 ( n 1)
X , S 2 相互独立
第六章 样本及抽样分析
正态总体统计量的分布
X i ~ N ( , 2 ), 1 n 1 n 2 E ( X ) E X i , D( X ) D X i n i 1 n i 1 n
n n
2
n
Xi X

1 n X i nX 0 i 1
2
只有 n—1 个独立的 随机变量
X X 2 i ~ ( n 1) i 1
第六章 样本及抽样分析
正态总体统计量的分布
X n ~ t ( n 1) S X n1 2 2 ~ N ( 0 , 1 ), S ~ ( n 1) 2 2 /n
179.0 165.6 172.4 171.6 163.7
173.9 167.4 180.3 168.1 175.4
173.7 166.6 160.5 172.2 170.1
157.0 163.1 172.4 170.1
174.2 176.8 162.5 163.5
166.0 169.2 166.4 176.1
第六章 样本及抽样分析
总体与样本
在实际问题中,往往并不知道是什么样分 布,或者分布中的参数值是什么,这需要用数 理统计的办法来解决。从全体研究对象中抽取 部分个体(有限)进行试验,尽可能从中获取 对研究对象统计规律 作出精确可靠的推测 -统计推断。
统计学的研究对象:
客观事物总体的数量特征和数量关系等。
估计/推断
第六章 样本及抽样分析
几种常用的统计量分布
2 (一) 分布
设 X 1 , X 2 , , X n 来自总体 X~N(0,1) 的样本,则称统计量
2 Y X X X 为服从自由度 n 的 分布。
2 1
2 2
2 n
(自由度乃独立的随机变量的个数)即 Y ~
2 ( n)
n 1 2 S ( X X ) ∑ n 1 i 1 i 1 n k Ak ∑ X n i 1 i 1 n k Bk ∑ ( X X ) n i 1 i 2
A1 X n 1 2 B2 S n
统计量也是 随机变量
k 阶中心矩
标准差
S S2
其观测值用小写表示。
第六章 样本及抽样分析 例 有一组样本观测值为 (5,4,6,5),计算其样本均值、 样本方差、2 阶原点矩和 3 阶中心矩。
f ( x1 , x 2 ,, x n ) = f ( x1 ) f ( x 2 ) f ( x n )
第六章 样本及抽样分析
统计量
-- 是样本的函数,用来对总体的未知参 数进行推断,故其中不含有未知的总体参数。 常用的统计量
样本均值 样本方差 k 阶原点矩
X ( X1 X 2 X n ) n
( X ) 2 n
n1
2
X n ~ t ( n 1) n1 S
S2
第六章 样本及抽样分析 1.设正态分布 N (100,100) 的有一个容量为 10 的样本,其样本 2 均值服从______,样本方差乘以____后服从 (9) 分布。 2. 已知来自正态总体 N (0, 2 ) 的样本均值和样本方差, (1)查什么分布表可以确定 P(| X | a ) 的值? (2)
是否服从卡方分布?若 kY ~ χ2( n ),求 k,n
第六章 样本及抽样分析
抽样分布 (二)t-分布
X ~ N (0,1), Y ~ 2 (Y /n
服从自由度为 n 的 t-分布
T ~ t( n ) 。
第六章 样本及抽样分析
抽样分布 性质:
练习
4.设X~B(1, p),X 的一组观察值为 0,1,0,1,1,那么
样本均值的观察值=
,样本方差的观测值=

1 5 1 x x i (0 1 0 1 1) 0.6 5 i 1 5
5 5 1 1 s 2 ( xi 0.6) 2 ( xi2 0.6 2 ) 4 i 1 4 i 1
• (2)查到20年前该校同龄男生平均身高为168cm,20 年来城市男生的身高是否发生了变化?
• (3)收集到100名农村男生的平均身高和标准差分别为 168.9cm和5.4cm,问与城市同龄男生的身高有否差距?
50名17岁城市男生身高(单位:cm) 163.3 179.0 176.5 178.4 165.1 179.4 176.3 173.2 172.3 169.3 172.8 176.4 163.7 177.0 174.0 174.3 184.5 171.9 181.4 164.6 176.4 166.2 173.5 171.7 167.9 168.7 175.6 179.6 179.0 171.5 173.1 174.1 177.2 170.3 176.2 45名17岁农村男生身高(单位:cm) 171.2 163.7 173.1 171.9 164.4 167.4 162.4 170.6 170.1 169.0 163.4 163.7 166.8 162.4 162.3 168.6 162.8 161.6 167.4 174.0 169.5 167.4 162.3 161.7 173.9 168.9 165.4 173.2 170.4 176.8 175.0 165.2 161.9 168.5 167.1
第六章 样本及抽样分析
总体与样本
总体,母体(研究对象)
随机变量 X 可能取值的全体
个体(组成总体的元素)
对总体 X 的一次观测
表现为:某个指标
表现为:一次观测值
抽样 — 总体中抽取一部分个体的过程; 样本 — 抽样得到 X 的一组数据; 样本容量(大小)— 样本中的个体数量
第六章 样本及抽样分析
对给定的α(概率值),若 P ( X x ) 则称 x 为 f (x) 的 α 上分位点。
抽样分布往往由α 制成上分位点表
右侧尾部概率
2 P { 2 ( n) ( n)}
自由度
如:查找自由度为 12 的卡方分布,关于右侧 尾部概率 0.05 的上分位点?
α=0.995
x ( 5 4 6 5) 4 5 1 2 2 s (0 ( 1) 2 12 0 2 ) 2 / 3 3 1 2 2 2 2 a 2 (5 4 6 5 ) 102 / 4 4 1 3 3 3 3 b3 (0 ( 1) 1 0 ) 0 4
n X / S 服从什么分布?
3. 设总体 X ~ N ( , 2 )有两个容量分别为10和15的两个样本 均值 X1 , X 2 . p1 P(| X1 | ), p2 P(| X 2 | ), 比较 两个概率大小。 4. X ~ B(1, p),求 D( X ), E ( S 2 ) 5. X ~ N(15, 2),有两个容量为 10 和 15 的两个样本,求其样 本均值差的绝对值小于 0.2 的概率。
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