离散型随机变量的均值与方差(详解教师版)(2)

2019-04-02 19:29

P 1 12m n 1 121 61 12其中m,n∈[0,1),且E(ξ)=

1,则m,n的值分别为________. 6【答案】

11, 347, 12由p1+p2+…+p6=1,得m+n=由E(ξ)=

111,得-m=, 626∴m=

11,n=. 34ξ P 0 0.4 2 0.3 4 0.3 【变式3】随机变量ξ的分布列为:

则E(5ξ+4)等于( )

A.13 B.11 C.2.2 【答案】A 由已知得

E(ξ)=0×0.4+2×0.3+4×0.3=1.8, ∴E(5ξ+4)=5E(ξ)+4=5×1.8+4=13.

【变式4】设离散型随机变量?的可能取值为1,2,3,4,且P(??k)?ak?b(k?1,2,3,4),

D.2.3

E??3,则a?b? ;

【答案】0.1;

由分布列的概率和为1,有(a?b)?(2a?b)?(3a?b)?(4a?b)?1, 又E??3,即1?(a?b)?2?(2a?b)?3?(3a?b)?4?(4a?b)?3, 解得a?0.1,b?0,故a?b?0.1。

例2. 袋中有4个黑球、3个白球、2个红球,从中任取2个球,每取到一个黑球记0分,每取到一个白球记1分,每取到一个红球记2分,用?表示得分数。 求:①?的概率分布列;②?的数学期望。

【思路点拨】本题求?取各个值的概率,其类型显然是古典概型。

6

【解析】①依题意?的取值为0、1、2、3、4

2C41?=0时,取得2黑球,∴P(??0)?2?,

C9611C4?C31?=1时,取得1黑球1白球, ∴P(??1)?, ?23C911C32C2?C411?=2时,取2白球或1红球1黑球,∴P(??2)?2?, ?2C9C93611C3?C21?=3时,取1白球1红球,∴P(??3)?, ?26C92C21?=4时,取2红球,∴P(??4)?2?,

C936∴?分布列为

? p 0 1 2 3 4 1111 633611111114?3??4??. ②期望E??0??1??2?63366369举一反三:

1 61 36 【总结升华】求离散型随机变量均值的关键在于列出概率分布表. 【变式1】 随机的抛掷一个骰子,求所得骰子的点数ξ的数学期望. 【答案】抛掷骰子所得点数ξ的概率分布为 ξ P 所以

1 2 3 4 5 6 1 61 61 61 61 61 61111111E??1×+2×+3×+4×+5×+6×=(1+2+3+4+5+6)×=3.5.

6666666抛掷骰子所得点数ξ的数学期望,就是ξ的所有可能取值的平均值. 【变式2】甲、乙、丙、丁独立地破译一个密码,其中甲的成功率是 (1)若破译密码成功的人数为X,求X的概率分布;

(2)求破译密码成功人数的数学期望. 【答案】

(1)破译密码成功的人数X的可能取值为0,1,2,3,4.

11,乙、丙、丁的成功率都是. 23 7

1?2?8P(X?0)?????,

2?3?541?2?12011?2?P(X?1)?????C3??????, 2?3?3?3?2541?1?211811?2?P(X?2)??C3?????C32??????, 23?3??3?32541?1?2?1?17P(X?3)??C32?????????,

2?3?3?3?2541?1?1P(X?4)?????,

2?3?54 则X的概率分布表为 X P 0 1 2 3 4 323223231871 545454820187181?1??2??3??4???1.5, (2)由(1)知E(X)?0?545454545454即破译密码成功的人数的数学期望为1.5.

【变式3】交5元钱,可以参加一次抽奖,已知一袋中有同样大小的球10个,其中有8个标有1元钱,2个标有5元钱,抽奖者只能从中任取2个球,他所得奖励是所抽2球的钱数之和.求抽奖者获利的数学期望.

【答案】 抽到的2个球上的钱数之和ξ是个随机变量,其中ξ取每一个值时所代表的随机事件的概率是容易获得的,本题的目标是求参加抽奖的人获利?的数学期望,由ξ与?的关系为?=ξ-5,利用公式

E(?)=E(ξ)-5可获解答.

设ξ为抽到的2球钱数之和,则ξ的取值如下: ξ=2(抽到2个1元),ξ=6(抽到1个1元,1个5元),ξ=10(抽到2个5元).

112C8C216C8228C21所以,由题意得P(??2)?2?,P(??6)?,, ?P(??10)??22C1045C1045C10458 5420 542816118?6??10??. 4545455 又设?为抽奖者获利的可能值,则?=ξ-5,所以抽奖者获利的期望为

187(?)?5??5???1. E(?)?E?. 45512 例3. 甲、乙两人各进行3次射击,甲每次击中目标的概率为,乙每次击中目标的概率为,

23∴E(?)?2?记甲击中目标的次数为X,乙击中目标的次数为Y,

(1)求X的概率分布;

(2)求X和Y的数学期望.

8

【思路点拨】 甲、乙击中目标的次数均服从二项分布.

?1?1【解析】(1)P(X?0)?C???,

?2?803331?1?, P(X?1)?C3???28???1?3P(X?2)?C???,

?2?8233313?1?。 P(X?3)?C3???28?? 所以X的概率分布如下表: X P 0 1 2 3 33 81331(2)由(1)知E(X)?0??1??2??3??1.5,

8888或由题意X?B?3,?,Y?B?3,∴E(X)?3?1 83 81 8?1??2???2??。 3?12?1.5,E(Y)?3??2。 23【总结升华】 在确定随机变量服从特殊分布以后,可直接运用公式求其均值. 举一反三:

【变式1】 有一批数量很大的商品的次品率为1%,从中任意地连续取出20件商品,求抽出次品

数的期望。

【答案】设抽出次品数为?,因为被抽商品数量相当大,抽20件商品可以看作20次独立重复试验,

所以?~B(20,1%),

所以E??np?20?1%?0.2

【变式2】

一次单元测验由20个选择题构成,每个选择题有4个选项,其中有且仅有一个选项是正确答案,每题选择正确答案得5分,不作出选择或选错不得分,满分100分 学生甲选对任一题的概率为0.9,学生乙则在测验中对每题都从4个选择中随机地选择一个,求学生甲和乙在这次英语单元测验中的成绩的期望。

【答案】设学生甲和乙在这次英语测验中正确答案的选择题个数分别是?,?, 则?~ B(20,0.9),?~B(20,0.25),

9

?E??20?0.9?18,E??20?0.25?5 由于答对每题得5分,学生甲和乙在这次英语测验中的成绩分别是5?和5? 所以,他们在测验中的成绩的期望分别是:

E(5?)?5E(?)?5?18?90,E(5?)?5E(?)?5?5?25 类型二、离散型随机变量的方差

例4.已知离散型随机变量?1的概率分布为

?1 P 1 2 3 4 5 6 7 1 71 71 71 71 71 71 7离散型随机变量?2的概率分布为

?2 P 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.2 4.3 1 71 71 71 71 71 71 7求这两个随机变量期望、均方差与标准差 【解析】E?1?1?111?2??????7??4; 777111D?1?(1?4)2??(2?4)2??????(7?4)2??4;??1?D?1?2 777111E?2?3.7??3.8??????4.3??4;

777D?2=0.04, ??2?D?2?0.2.

【总结升华】本题中的?1和?2都以相等的概率取各个不同的值,但?1的取值较为分散,?2的取值较为集中.E?1?E?2?4,D?1?4,D?2?0.04,方差比较清楚地指出了?2比?1取值更集中.??1=2,??2=

0. 2,可以看出这两个随机变量取值与其期望值的偏差 举一反三:

【变式1】已知随机变量ξ的分布列如下表:

ξ P -1 0 1 1 21 31 6 (1)求E(ξ),D(ξ),η; (2)设η=2ξ+3,求E(η),D(η).

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