教学内容
常见的连续型随机变量:均匀分布、指数分布、正态分布的分布密度函数及其性质、数字特征和参数的意义。各分布的应用。
教学目的
1.深刻理解每一个分布的实际意义,熟练掌握每个分布的分布密度和分布函数;
2.深刻理解每个分布数字特征的实际意义,熟练掌握每个分布的数学期望、方差的计算;
3.熟练掌握利用分布密度函数求随机变量取值的概率的计算;
4.掌握一般正态分布和标准正态分布的关系,借助于标准正态分布概率表求一般正态分布事件的概率、和正态分布的分位点;
5.掌握正态分布的一般应用。
教学过程和要求
常见连续型随机变量的分布
1.均匀分布
一个随机变量X,如果其密度函数为

则称X服从[a,b]上的均匀分布,记作X~U(a,b).
数学期望 EX=(a+b)/2,方差DX=(b-a)(b-a)/12.
2.均匀分布的应用
例1:某公共汽车站每隔5分钟有一辆车通过,可将车站上侯车的乘客全部运走. 设乘客在两趟车之间的任何时刻到站都是等可能的,求乘客侯车时间不超过3分钟的概率和乘客平均候车时间.
解:设乘客到达汽车站的时刻为X,他到站前最后离去公共汽车到站时刻为t,将要来到的下一辆车的到站时刻为t+5. 据题意,X服从[t,t+5]上的均匀分布,其密度函数为

乘客侯车时间不超过3分钟的概率,即X落在区间[t+2, t+5]内的概率

乘客平均候车时间
EX=(0+5)/2=2.5(分钟)。
3.指数分布
一个随机变量X,如果其密度函数为

其中λ>0为参数,则称X服从参数为λ的指数分布,记作X~Exp(λ).
数学期望EX=1/λ ,方差DX=1/(λ2).
4.指数分布的应用
例2:假设某种热水器首次发生故障的时间X(单位:小时)服从指数分布Exp(0.002),求:(1)该热水器在100小时内需要维修的概率是多少?(2)该热水器平均能正常使用多少小时?
解:X的密度函数为

(1)100小时内需要维修的概率

(2)λ=0.002, EX=1/λ=1/0.002=500(小时)
该热水器平均能正常使用500小时。
5. 正态分布
一个连续型随机变量X,如果其密度函数为

其中μ, σ为常数,-∞<μ<+∞,σ>0,则称X服从参数为μ和=σ2的正态分布,
称X服从参数为w和σ2的正态分布,记作X~N(μ,σ2).
数学期望EX=μ,方差DX=σ2.
6.标准正态分布
当μ=0,σ=1的正态分布称为标准正态分布,记作N(0,1).
7.正态分布的应用
一般正态分布通过线性变换Z=(X-μ)/σ转化为标准正态分布后,利用标准正态分布表求相应的概率,即

例3:设X~N(0, 1),求P{X≤2.35}和P{|X|}<1.54}.
解:查表可得P{X≤2.35}=Φ(2.35)=0.9906;
P{|X|<1.54}=P{-1.54<X<1.54}=Φ(1.54)- Φ(-1.54)=Φ(1.54)-[1-Φ(1.54)]=2Φ(1.54)-1=2×0.9382-1=0.8764.
你能被录取吗? 假设你参加了今年的国家公务员考试,报考单位招生155人,按考试成绩录用,共有526人报名,假设报名者的考试成绩X~N(μ,σ2).已知90分以上的有12人,60分以下的有83人,若从高分到低分依次录取,你的成绩为78分,你觉得你能否被录取?
提示:利用正态分布的相关知识求解。