随机变量及其分布-离散型随机变量及其分布

以X记“第1人维护的20台中同一时刻发生故障的台 数”以Ai ( i 1,2,3,4)表示事件“第i人维护的20台中 ,
发生故障时不能及时维修”, 则知80台中发生故障
而不能及时维修的概率为
三、几种常见离散型随机变量的概率分布
P ( A1 A2 A3 A4 ) P ( A1 )
三、几种常见离散型随机变量的概率分布
3、独立重复试验与二项分布 （1）独立重复试验
三、几种常见离散型随机变量的概率分布
例5 某射手在一定条件下，独立地向目标连续射 击4次，如果每次击中目标的概率为0.8，求 ①恰好中三次的概率；②至少击中三次的概率。
三、几种常见离散型随机变量的概率分布
例5 某射手在一定条件下，独立地向目标连续射 击4次，如果每次击中目标的概率为0.8，求 ①恰好中三次的概率；②至少击中三次的概率。
三、几种常见离散型随机变量的概率分布
练习1 某类灯泡使用时数在1000小时以上 的概率是0.2，求三个灯泡在使用1000 小时以后最多只有一个坏了的概率.
解: 设X为三个灯泡在使用10ห้องสมุดไป่ตู้0小时已坏的灯泡数 . 把观察一个灯泡的使用 时数看作一次试验, “使用到1000小时已坏” P{X 1} =P{X=0}+P{X=1} 视为事件A .每次试验, A )3+3(0.8)(0.2)2 =(0.2出现的概率为0.8
本例中，n=20，p=0.2, 所以，(n+1)p=4.2, 故k0=4。
三、几种常见离散型随机变量的概率分布
练习3 设有80台同类型设备,各台工作是相互独立 的发生故障的概率都是 0.01,且一台设备的故障能 由一个人处理. 考虑两种配备维修工人的方法 , 其 一是由四人维护,每人负责20台; 其二是由3人共同 维护台80.试比较这两种方法在设备发生故障时不 能及时维修的概率的大小. 解 按第一种方法

X 0 0.1 1 0.6
。 。 。
1
2 0.3
解： F ( x )＝P{ X x }
0, 0.1, ＝ 0.7, 1, x0 0 x1 1 x 2 x2
1
Pk
F ( x)
0
2
x
0, 0.1 , F ( x )＝ 0.7 , 1,
k!
,
k =0,1,2, …,
0
解: 依据概率分布的性质: P{X =k}≥0,
P{ X k } 1
k 0

这里用到了幂级数 展开式
欲使上述函数为概率分布
a≥0
a
k 0

k
k!
e
ae 1

k!
k 0

k
从中解得
ae
。
3. 利用分布律求事件概率 离散型随机变量的分布律不仅给出了{X=xk }
x0 0, F ( x )＝P{ X x }＝ x, 0 x 1 1, x1
1
x
0
1
用分布函数描述随机变量不如分布律直观， 对非离散型随机变量，是否有更直观的描述方法？
a
b
P{a X b} ?
的概率，而且通过它可以求事件{a X b}, a b 发生的概率。 由概率的有限可加性有
P{a X b}
a xk b

P{ X xk }
a xk b

pk
例2.3 设袋中有5只球，其中有2只白3只红。现从
中任取3只球(不放回)，求抽得的白球数X为k的概
注:
1. 这里分布函数的定义对任何随机变量都适用。 2. 分布函数F(x)＝P {Xx} 是一个普通的函数，它 的自变量是全体实数。掌握了X的分布函数就掌 握了X在(－∞, +∞)上的概率分布情况。

k k PX k C n p (1 p ) n k
k 0,1, , n,
其中0<p<1, 称X服从参数为n,p的二项分布，记为 X~b(n,p)。
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在n重贝努里试验中，假设A在每次试验中出现 的概率为p，若以X表示n次试验中A出现的次数。那 么由二项概率公式得X的分布律为：
第二节
离散型随机变量及其分布
一、离散型随机变量和概率分布 定义3：如果随机变量所有的可能取值为有限个或 可列无限多个，则称这种随机变量为离散型随机变量。 定义4：设离散型随机变量X的可能取值为xk (k=1,2, …),事件 { X x k } 发生的概率为pk ,即
P { X x k } pk
k k PX k C n p (1 p ) n k
k 0,1, , n
即X服从二项分布。 当n=1时，二项分布化为：P{X=k}=pk(1-p)1-k 即为（0－1）分布 （0－1）分布可用b(1，p)表示。
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k=0,1
k nk n p ( 1 p ) P{X = k}= C k 恰好是 [ Ｐ +(1 － Ｐ )] n 二项展开式中出现pk的那一项，这就是二项分布 名称的由来。
e 5 5 k 0.95 k! k 0
a
e5 5k 即 0.05 k a 1 k !

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查表可得
e 10 ≈0.031828<005 k! k 10
即 a 1 10， a 9
于是，这家商店只要在月底进货这种商品9件 （假定上个月没有存货），就可以95%以上的把握 保证这种商品在下个月不会脱销.
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2 5
3 5
4 5
1
P a 2a 3a 4a 5a
由分布列的性质得a＋2a＋3a＋4a＋5a＝1， 解得 a＝115.
(2)求 PX≥35. 解 方法一 PX≥35＝PX＝35＋PX＝45＋P(X＝1)＝135＋145＋155＝45. 方法二 PX≥35＝1－PX≤25＝1－115＋125＝45.
P
5 22
2 11
1 66
4 11
4 33
1 11
(2)求出赢钱(即X>0时)的概率.
解 P(X>0)＝P(X＝1)＋P(X＝2)＋P(X＝4) ＝141＋343＋111＝1393. 所以赢钱的概率为1393.
跟踪训练2 某班有学生45人，其中O型血的有10人，A型血的有12人， B型血的有8人，AB型血的有15人.现从中抽1人，其血型为随机变量X， 求X的分布列.
(2)某单位办公室一天中接到电话的次数；
解 某单位办公室一天中接到电话的次数可能为0,1,2,3，…，是随机变 化的，因此是随机变量，也是离散型随机变量.
(3)明年5月1日到10月1日期间所查酒驾的人数； 解 明年5月1日到10月1日期间，所查酒驾的人数可能为0,1,2,3，…，是 随机变化的，因此是随机变量，也是离散型随机变量.
解 由分布列的性质知0.2＋0.1＋0.1＋0.3＋m＝1， 解得m＝0.3. 首先列表为
X 2X＋1
0
1
2
3
4
1
3
5
7
9
|X－1|
10ຫໍສະໝຸດ 123则由上表得两个分布列为
(1)2X＋1的分布列
2X＋1
1
3
5
7
9
P

定是一个离散型随机变量,其分布函数 F(x) 唯一确定.
例 2.6 设随机变量 X 的分布律为
X2
3
4
P 0.2
0.3 0.5
求 X 的分布函数,并求 P{X 2}, P{2.4 X 3.8}, P{3 X 4} .
解 当 x 2 时, F(x) P{X x} 0 ;
当 2
x 3 时,
元和 6 万元.设 X 为总公司应付出的奖金,求 X 的分布
律并计算 P{4 X 10} 和 P{X 6} .
解 X 的所有可能取值为 0,4,6,10 (单位:万元).设 Ai { 第 i 个 分 公 司 获 得 奖 金 }( i 1, 2 ), 则 P(A1) 0.8 , P(A2 ) 0.4 ,且 A1, A2 相互独立.因此
离散型随机变量 及其分布
1.1 离散型随机变量及其分布律
定义 2.3 若随机变量 X 的所有可能取值是有限个或可
列无限多个,则称此随机变量为离散型随机变量.
例如,掷骰子朝上一面的点数、一昼夜120接到的呼叫 次数等均为离散型随机变量,而某元件寿命的所有可能取 值充满一个区间,无法按一定次序一一列举出来,因而它是 一个非离散型随机变量.
显然
(1) P{X k} 0 ( k 0,1, 2, , n );
F ( x)
P{X
xi x
xi}
P{X
2}
0.2
;
当 3
x 4 时,
F ( x)
P{X
xi x
xi}
P{X
2}
P{X
3}
0.5 ;
当 x 4 时, F(x) P{X 2} P{X 3} P{X 4} 1 .

X
x1
x2
xn
P
p1
p2
pn
表4-2
由概率的定义可知，分布列中的pk 满足下列性质：
（1）pk 0 k 1，2 ，… 。
∞
（2） pk 1 。 k 1
下面介绍几种常见的离散型随机变量的分布。
1．两点分布（又称0–1分布）
引例3 一批产品共100件，其中有3件次品。从这批产品中任
取一件，考察取出的产品是正品还是次品，试用随机变量 描述试验的结果，并写出其概率分布。
特别地，当n 1时的二项分布就是0-1分布。
例1 某射手射击一次，命中靶心的概率为0.7，现该射手向靶心 射击5次，试求： （1）命中靶心的概率；（2）有3次命中靶心的概率。
解 设该射手命中靶心的次数为X，X的所有可能取值为0，1，2，3，
4，5。根据二项分布的定义X ～B(n，p) ，这里n 5， p 0.7 。 （1）可用{X 0} 表示事件{命中靶心}，由互逆事件的概率公 式及二项概率公式得
1.2 离散型随机变量及其分布
定义2 设X是一个随机变量，如果X的所有可能取值是可数的， 则称X为离散型随机变量。
定义3 设X是一个离散型随机变量，其可能取的值为 xk ( k 1，2 ， ) ，则称
P X xk pk k 1，2 ，
为X的概率分布，简称分布列或分布。
离散型随机变量X的概率分布也可以用表4-2的形式来表示。
pk P{X k} Ckn pk qnk (k 0 ，1，2 ， ，n)
n
n
显然 pk 0 ，且 pk Ckn pk qnk p qn 1 。
k 0
k 0
如果随机变量X的概率分布为 P{X k} Ckn pk qnk (k 0 ，1，2 ， ，n) ，其中 0 p 1，q 1 p，则称X服从参数为 的二项分布，记作 X ～B(n，p)。

（0－1）分布的分布律用表格表示为：
X0 1
P 1-p p
0
易求得其分布函数为： F (x) 1 p
1
x0 0 x 1
x 1
2.二项分布（binomial distribution)： 定义：若离散型随机变量X的分布律为
PX k Cnk pkqnk k 0,1,L , n
其中0<p<1,q=1-p,则称X服从参数为n,p的二项
下面我们看一个应用的例子.
例7 为保证设备正常工作，需要配备适量的 维修人员 . 设共有300台设备，每台独立工作， 且发生故障的概率都是0.01。若在通常的情况 下，一台设备的故障可由一人来处理 ， 问至 少应配备多少维修人员，才能保证当设备发生 故障时不能及时维修的概率小于0.01?
我们先对题目进行分析：
§2.2 离散型随机变量及其分布
一、离散型随机变量及其分布律
1．离散型随机变量的定义 设X为一随机变量，如X的全部可能取到的值
是有限个或可列无限多个，则称随机变量X为离 散型随机变量(discrete random variable)。
设X是一个离散型随机变量，它可能取的值 是 x1, x2 , … .为了描述随机变量 X ，我们不仅 需要知道随机变量X的取值，而且还应知道X取 每个值的概率.
定义1 ：设xk(k=1,2, …)是离散型随机变 量X所取的一切可能值，称等式
P(X xk) pk, k=1,2,… …
为离散型随机变量X的概率函数或分布律， 也称概率分布.
其中 pk (k=1,2, …) 满足：
（1） pk 0,
（2） pk1
k
k=1,2, …
用这两条性质判断 一个函数是否是

离散型随机变量的数学期望和方差知识点一、离散型随机变量的数学期望 1.定义一般地，如果离散型随机变量的分布列为则称n n i i p x p x p x p x X E +++++= 2211)(为随机变量X 的数学期望或均值。

2.意义：反映离散型随机变量取值的平均水平。

3.性质：若X 是随机变量，b aX Y +=，其中b a ,是实数，则Y 也是随机变量，且b X aE b aX E +=+)()( 二、离散型随机变量的方差 1.定义一般地，如果离散型随机变量的分布列为则称∑=-=ni i ip X E x X D 12))(()(为随机变量的方差。

2.意义：反映离散型随机变量偏离均值的程度。

3.性质：)()(2X D a b aX D =+ 三、二项分布的均值与方差如果),(~p n B X ，则np X E =)(，)1()(p np X D -=。

题型一离散型随机变量的均值【例1】设随机变量X的分布列如下表，且E(X)＝1.6，则a－b＝()X0123P0.1a b0.1A.0.2 B．0.1C．－0.2 D．0.4【例2】随机抛掷一枚质地均匀的骰子，则所得点数ξ的数学期望为()A．0.6 B．1C．3.5 D．2【例3】某次考试中，第一大题由12个选择题组成，每题选对得5分，不选或错选得0分．小王选对每题的概率为0.8，则其第一大题得分的均值为________．【例4】(2016年高考全国乙卷)某公司计划购买2台机器，该种机器使用三年后即被淘汰．机器有一易损零件，在购进机器时，可以额外购买这种零件作为备件，每个200元．在机器使用期间，如果备件不足再购买，则每个500元．现需决策在购买机器时应同时购买几个易损零件，为此搜集并整理了100台这种机器在三年使用期内更换的易损零件数，得下面柱状图：以这100台机器更换的易损零件数的频率代替1台机器更换的易损零件数发生的概率，记X表示2台机器三年内共需更换的易损零件数，n表示购买2台机器的同时购买的易损零件数．(1)求X的分布列；(2)若要求P(X≤n)≥0.5，确定n的最小值；(3)以购买易损零件所需费用的期望值为决策依据，在n＝19与n＝20之中选其一，应选用哪个？【过关练习】1.今有两台独立工作的雷达，每台雷达发现飞行目标的概率分别为0.9和0.85，设发现目标的雷达的台数为ξ，则E (ξ)等于( ) A ．0.765 B ．1.75 C ．1.765D ．0.222.某射手射击所得环数ξ的分布列如下：3.已知随机变量ξ的分布列为则x ＝______，P (1≤ξ<3)＝4.(2015年高考重庆卷)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，白棕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．题型二 离散型随机变量方差的计算【例1】若X 的分布列为其中p ∈(0,1)，则( ) A ．D (X )＝p 3 B ．D (X )＝p 2 C ．D (X )＝p －p 2D ．D (X )＝pq 2【例2】设随机变量ξ的分布列为P (ξ＝k )＝C k n⎝⎛⎭⎫23k .⎝⎛⎭⎫13n －k ，k ＝0,1,2，…，n ，且E (ξ)＝24, 则D (ξ)的值为( ) A ．8 B ．12 C.29D ．16【例3】若D (ξ)＝1，则D (ξ－D (ξ))＝________.【例4】若随机变量X 1～B (n,0.2)，X 2～B (6，p )，X 3～B (n ，p )，且E (X 1)＝2，D (X 2)＝32，则σ(X 3)＝( )A ．0.5 B. 1.5 C. 2.5D ．3.5【例5】根据以往的经验，某工程施工期间的降水量X (单位：mm)对工期的影响如下表：求工期延误天数Y 的均值与方差．【过关练习】1.某人从家乘车到单位，途中有3个路口．假设在各路口遇到红灯的事件是相互独立的，且概率都是0.4，则此人上班途中遇到红灯的次数的方差为( ) A ．0.48 B ．1.2 C ．0.72D ．0.62.设投掷一个骰子的点数为随机变量X ，则X 的方差为________．3.盒中有2个白球，3个黑球，从中任取3个球，以X 表示取到白球的个数，η表示取到黑球的个数．给出下列结论：①E (X )＝65，E (η)＝95；②E (X 2)＝E (η)；③E (η2)＝E (X )；④D (X )＝D (η)＝925.其中正确的是________．(填上所有正确结论的序号)4.海关大楼顶端镶有A 、B 两面大钟，它们的日走时误差分别为X 1、X 2(单位：s)，其分布列如下：课后练习【补救练习】1．若随机变量ξ～B(n,0.6)，且E(ξ)＝3，则P(ξ＝1)的值为()A．2×0.44B．2×0.45C．3×0.44D．3×0.642．已知ξ～B(n，p)，E(ξ)＝8，D(ξ)＝1.6，则n与p的值分别为()A．100和0.08 B．20和0.4C．10和0.2 D．10和0.83.有甲、乙两种水稻，测得每种水稻各10株的分蘖数据，计算出样本均值E(X甲)＝E(X乙)，方差分别为D(X甲)＝11，D(X乙)＝3.4.由此可以估计()A．甲种水稻比乙种水稻分蘖整齐B．乙种水稻比甲种水稻分蘖整齐C．甲、乙两种水稻分蘖整齐程度相同D．甲、乙两种水稻分蘖整齐程度不能比较4．一次数学测验有25道选择题构成，每道选择题有4个选项，其中有且只有一个选项正确，每选一个正确答案得4分，不做出选择或选错的不得分，满分100分，某学生选对任一题的概率为0.8，则此学生在这一次测试中的成绩的期望为________；方差为________．【巩固练习】1.现有10张奖券，8张2元的、2张5元的，某人从中随机抽取3张，则此人得奖金额的数学期望是() A．6 B．7.8C．9 D．122.一射手对靶射击，直到第一次命中为止，每次命中的概率为0.6，现有4发子弹，则命中后剩余子弹数目的均值为()A．2.44 B．3.376C．2.376 D．2.43.已知随机变量X＋Y＝8，若X～B(10,0.6)，则E(Y)，D(Y)分别是()A．6,2.4 B．2,2.4C．2,5.6 D．6,5.64.马老师从课本上抄录一个随机变量ξ的概率分布列如下表：请小牛同学计算ξ“？”处的数值相同．据此，小牛给出了正确答案E (ξ)＝________.5.某毕业生参加人才招聘会，分别向甲、乙、丙三个公司投递了个人简历．假定该毕业生得到甲公司面试的概率为23，得到乙、丙两公司面试的概率均为p ，且三个公司是否让其面试是相互独立的．记X 为该毕业生得到面试的公司个数，若P (X ＝0)＝112，则随机变量X 的数学期望E (X )＝________.6.随机变量ξ的分布列如下：其中a ，b ，c 成等差数列，若E (ξ)＝13，则D (ξ)＝________.7.某城市出租汽车的起步价为6元，行驶路程不超出3 km 时按起步价收费，若行驶路程超出3 km ，则按每超出 1 km 加收3元计费(超出不足 1 km 的部分按 1 km 计)．已知出租车一天内行车路程可能为200,220,240,260,280,300(单位：km)，它们出现的概率分别为0.12,0.18，0.20，0.20,0.18,0.12，设出租车行车路程ξ是一个随机变量，司机收费为η(元)，则η＝3ξ－3，求出租车行驶一天收费的均值．8.为防止风沙危害，某地决定建设防护绿化带，种植杨树、沙柳等植物．某人一次种植了n 株沙柳，各株沙柳成活与否是相互独立的，成活率为p ，设ξ为成活沙柳的株数，数学期望E (ξ)＝3，标准差D (ξ)为62. (1)求n ，p 的值并写出ξ的分布列；(2)若有3株或3株以上的沙柳未成活，则需要补种，求需要补种沙柳的概率．【拔高练习】1．设ξ为离散型随机变量，则E (E (ξ)－ξ)＝( ) A ．0 B ．1 C ．2D ．不确定2.甲乙两人进行围棋比赛，约定先连胜两局者直接赢得比赛，若赛完5局仍未出现连胜，则判定获胜局数多者赢得比赛．假设每局甲获胜的概率为23，乙获胜的概率为13，各局比赛结果相互独立．(1)求甲在4局以内(含4局)赢得比赛的概率；(2)记X 为比赛决出胜负时的总局数，求X 的分布列和均值(数学期望)．3.A ，B 两个投资项目的利润率分别为随机变量X 1和X 2.根据市场分析，X 1和X 2的分布列分别为：(1)在A ，B 两个项目上各投资10012A 和B 所获得的利润，求方差D (Y 1)，D (Y 2)；(2)将x (0≤x ≤100)万元投资A 项目，(100－x )万元投资B 项目，f (x )表示投资A 项目所得利润的方差与投资B 项目所得利润的方差的和．求f (x )的最小值，并指出x 为何值时，f (x )取到最小值．。

4. 泊松分布
设随机变量X的分布律为 P{X k} ke , k 0,1,2,,
k!
其中 0是常数.则称 X 服从参数为的泊松分
布,记为 X ~ π().
通常在n很大，p很小时，用泊松分布近似代替二项分布， 简称泊松近似。
Cnk
pk (1 p)nk
k e
k！
，
其中 np ，可查表 p247 得到泊松分布的概率。
(2) n 重伯努利试验
伯努利资料
设试验 E 只有两个可能结果: A 及 A,则称 E 为伯努利试验. 设 P( A) p (0 p 1),此时P( A) 1 p.
将 E 独立地重复地进行n 次,则称这一串重 复的独立试验为n 重伯努利试验.
实例1 抛一枚硬币观察得到正面或反面的情况. 若将硬币抛 n 次,就是n重伯努利试验.
3
4
0.0625 0.0625
例2 随机变量 X 的概率分布律如下，求常数 c
X01 2
1
1
3
pk
c 2
c 4
c 8
3
解：∵ pk 1,
k 1
即 1c 1c 3c 1
248
∴
c8 9
例3 设随机变量 X 的概率分布律如下，
X 0 1 23 4 5 6 pk 0.1 0.15 0.2 0.3 0.12 0.1 0.03
分析：这是不放回抽样.但由于这批元件 的总数很大, 且抽查元件的数量相对于元 件的总数来说又很小,因而此抽样可近似 当作放回抽样来处理. 把检查一只元件是否为一级品看成是一次试 验, 检查20只元件相当于做20 重伯努利试验.
解： 以 X 记 20 只元件中一级品的只数,
则 X ~ b(20, 0.2), 因此所求概率为

例1
从中任取3 从中任取 个球 取到的白球数X是一个随机变量 取到的白球数 是一个随机变量 X可能取的值是 0,1,2 可能取的值是
C 1 取每个值的概率为 P(X=0)= = C 10 3 且 CC 6 ∑P( X = i) = 1 P(X= )= 1 = i=1 C 10 1 2 这样，我们就掌握了X这个 这样，我们就掌握了 这个 C3C2 3 P(X=2)= 3 = 随机变量取值的概率规律. 随机变量取值的概率规律 C5 10
P( X =1) = p,0 < p <1 P( X = 0) =1 p = q
或 P(X＝k)＝pk(1－p)1－k, (0<p<1;k＝0,1) ＝ ＝ － － ＝ 1)
2. 二项分布
每次试验中， 设将试验独立重复进行n次，每次试验中， 事件A发生的概率均为p，则称这n次试验为 n重贝努里试验. 重贝努里试验. 表示n重贝努里试验中事件 用X表示 重贝努里试验中事件 （成功） 表示 重贝努里试验中事件A（成功） 出现的次数， 出现的次数，则
P(X=k)=C (0.8) (0.2) , k = 0,1,2,3 把观察一个灯泡的使用
时数看作一次试验, 时数看作一次试验 P(X ≤ =P(X=0)+P(X=1) 1)
k 3 k
3k
“使用到 使用到1000小时已坏” 小时已坏” 使用到 小时已坏 视为“成功” 每次试验, 视为“成功 每次试验 )3+3(0.8)(0.2)2 ”.每次试验 =(0.2 “成功”的概率为 成功” 成功 的概率为0.8
例5 解: 当 当
X p
0 1 2 1 1 1 3 6 2
，求 F(x).
F(x) = P(X ≤ x)

这时X的分布函数为：
F
(
x)
1
0， x p，0
0， x
1，
1， x 1.
例3 200件产品中,有190件合格品,10件不合格品,现从中随机抽取
一件,那末,若规定
X
1, 0,
取得不合格品, 取得合格品.
X0
1
pk
190 200
10 200
则随机变量 X 服从(0 —1)分布.
说明
两点分布是最简单的一种分布,任何一个只有 两种可能结果的随机现象, 比如新生婴儿是男还是 女、明天是否下雨、种籽是否发芽等, 都属于两点 分布.
P( A1 )P( A2 )P( Ak1 )P( Ak )
55%k145%，k 1,2,
P{ X取偶数} P{ X 2k} 55%2k145%
k 1
k 1
11 31
)
21 36
1. 2
注：一般，设离散型随机变量X的分布律为：
P( X xi ) pi，i 1，2，
则X的分布函数为： F ( x) P( X x) P( X xi )，
即
F ( x) pi .
xi x
xi x
例2. 将3封信随机地投入3个信箱(每个信箱至少可容纳3 封信)，
设X表示装了信的信箱个数，求(1) X的分布律，(2) X的分布函数.
若用泊松定理作近似计算, 这时 np 6.
于是C610000.09.9090610000.96090!9e5996916e!e6
6
0.00248, 6e6 0.01487,
p 0.98269.
故 P( X 2) 1 0.00248 0.01487 0.98265.

( x)
f (t )dt ,
F ( x) f [ ( x)] ( x) f [ ( x)] ( x).
y 8 32 , 8 y 16, 得 Y =2X +8 的概率密度为 fY ( y ) 0, 其它.
例5 已知 X ~ N (0,1) , Y = X 2 , 求 fY (y)
概率论与数理统计
周 圣 武
第二 章 随机变量及其分布
一、随机变量 二、离散型随机变量及其分布 三、随机变量的分布函数 四、连续型随机变量及其分布 五、随机变量的函数的分布
第七节 随机变量的函数的分布
一、离散型随机变量的函数的分布
二、连续型随机变量的函数的分布
本节的任务： 已知随机变量X的分布，并且已知Y=g(X),
1 FY ( y ) P X ( y b) a 1 ( y b) FX a
1 1 f Y ( y ) f X ( y b) a a
当a < 0 时，
X 1 ( y b) FY ( y ) P a 1 ( y b) 1 FX a 1 1 f Y ( y ) f X ( y b) a a
2
ln y 4 , 1 y e ' fY ( y) FY ( y ) 8 y 0 , 其它
Ⅱ. 公式法（只适用于单调函数）
定理 设⑴ 随机变量X具有概率密度 f X ( x)
（） y g ( x) 处处可导,且是严格单调函数 2
则Y=g(X)是连续型随机变量，其概率密度为
y = g(x)
y
x1
x2
x3
xn

概率论与数理统计
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东
工
业
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大 学
东 工 业
主讲教师：
大 学
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第二章 随机变量
§1 随机变量及其分布函数 §2 离散型随机变量及其分布 §3 连续型随机变量及其分布 §4 随机变量函数的分布
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§2 离散型随机变量及分布
一、离散型随机变量的定义
有些随机变量，它全部可能取的值只有有限 个，或者，虽然有无限多个可能的值，但这些值 可以无遗漏地一个接一个地排列出来（即可列 个），称这种随机变量为离散型随机变量。
二项分布描述的是n重贝努里试验中出现
“成功”（事件A发生）次数ξ的概率分
布.
在解应用题时需要注意判断问题是否
为贝努利概型，可否用二项分布求解. 广 东 工 业 大 学
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例 医生对5个人作某疫苗接种试验，设已知对试验反应呈阳性的
概率为p＝0.45，且各人的反应相互独立。若以 记反应为阳性的人数。 （1）写出 的分布律；（2）恰有3人反应为阳性的概率；（3）至少有2
0.453(1
0.45)2
0.276;
广
(3)至 少 有2人 反 应 呈 阳 性 的 概 率 是
东 工
P( 2) 1 p( 0) p( 1)
业 大
1
(1
0.45)
5
C
1 5
0.45(1
0.45)4 0.744.
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若X : b(n,p)，则明显地成立以下公式：
1.在n重贝努利 试验中，事件A发生的次 数在k1与k2之间的概 率是
下面求P{ξ=k}

随机变量及其分布列.几类典型的随机分布一、离散型随机变量及其分布列随机变量是指在试验中可能出现的结果可以用一个变量X 来表示，并且X是随着试验的结果的不同而变化的。

离散型随机变量是指所有可能的取值都能一一列举出来的随机变量。

离散型随机变量常用大写字母X,Y表示。

离散型随机变量的分布列是将所有可能的取值与对应的概率列出的表格。

二、几类典型的随机分布1.两点分布二点分布是指随机变量X的分布列为X:1，P:pq，其中p 为0~1之间的参数，q为1-p。

伯努利试验只有两种可能结果的随机试验，因此又称为伯努利分布。

2.超几何分布超几何分布是指有总数为N件的两类物品，其中一类有M件，从所有物品中任取n件，这n件中含有这类物品件数X 是一个离散型随机变量，它取值为m时的概率为C(n,m)C(M,m)/C(N,n)。

超几何分布只要知道N，M和n，就可以根据公式求出X取不同值时的概率P(X=m)，从而列出X的分布列。

3.二项分布二项分布是指在n次独立重复试验中，事件A发生的次数X服从二项分布，事件A不发生的概率为q=1-p，事件A恰好发生k次的概率为P(X=k)=C(n,k)p^kq^(n-k)。

其中p为事件A发生的概率，k为事件A发生的次数，n为试验的总次数。

首先，将文章中的格式错误和明显有问题的段落删除。

然后对每段话进行小幅度改写。

对于二项分布，当一个试验重复进行n次，每次成功的概率为p，失败的概率为q=1-p时，事件发生k次的概率可以用公式P(n,k) = n。

/ (k!(n-k)!) * p^k * q^(n-k)来计算。

这个公式可以展开成X的分布列，其中X表示事件发生的次数。

因为每个值都可以对应到表中的某个项，所以我们称这样的散型随机变量X服从参数为n，p的二项分布，记作X~B(n,p)。

二项分布的均值和方差可以用公式E(X) = np和D(X) = npq(q=1-p)来计算。

正态分布是一种连续型随机变量的概率分布。

离散型随机变量的数学期望和方差知识点一、离散型随机变量的数学期望1. 定义则称E(X)=人》• X2p2亠 '亠人口亠I•.亠X n P n为随机变量X的数学期望或均值。

2. 意义：反映离散型随机变量取值的平均水平。

3•性质：若X是随机变量，丫二aXF，其中a,b是实数，则Y也是随机变量，且E(aX b^aE(X) b二、离散型随机变量的方差1. 定义n则称D(X)八，(人-E(X))2p i为随机变量的方差。

i=12. 意义：反映离散型随机变量偏离均值的程度。

23. 性质：D(aX b)二a D(X)三、二项分布的均值与方差如果X ~ B(n, p)，则E(X)二np ， D(X)二叩(1 - p)。

题型一离散型随机变量的均值【例1】设随机变量X的分布列如下表，且E(X)= 1.6,则a— b =( )A.0.2 B . 0.1C.—0.2 D . 0.4【例2】随机抛掷一枚质地均匀的骰子，则所得点数E的数学期望为()A . 0.6B . 1C. 3.5 D . 2【例3】某次考试中，第一大题由12个选择题组成，每题选对得5分，不选或错选得0分•小王选对每题的概率为0.8,则其第一大题得分的均值为________________________ .【例4】(2016年高考全国乙卷)某公司计划购买2台机器，该种机器使用三年后即被淘汰•机器有一易损零件，在购进机器时，可以额外购买这种零件作为备件，每个200元.在机器使用期间，如果备件不足再购买，则每个500元.现需决策在购买机器时应同时购买几个易损零件，为此搜集并整理了100台这种机器在三年使用期内更换的易损零件数，得下面柱状图：以这100台机器更换的易损零件数的频率代替1台机器更换的易损零件数发生的概率，记X表示2台机器三年内共需更换的易损零件数，n表示购买2台机器的同时购买的易损零件数.(1)求X的分布列；⑵若要求P(X W n)> 0.5，确定n的最小值；(3)以购买易损零件所需费用的期望值为决策依据，在n= 19与n= 20之中选其一，应选用哪个？【过关练习】1•今有两台独立工作的雷达，每台雷达发现飞行目标的概率分别为匕则E( 3等于()A . 0.765B . 1.75C . 1.765D . 0.222•某射手射击所得环数 3的分布列如下：3•已知随机变量 3的分布列为则 x = _______ , P(1< 33) = __________ , E( 3 = ________.4.(2015年高考重庆卷)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，白棕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.题型二 离散型随机变量方差的计算【例1】若X 的分布列为其中 p € (0,1)，则( )A . D(X) = p 3B .C . D(X) = p — p 2D .0.9和0.85，设发现目标的雷达的台数为D(X)= p 2 D(X)= pq 2A . 8B . 12 2 C.9D . 16【例 3】若 D(3= 1 ,则 D( 3- D( 3) = _________ .3【例 4】若随机变量 X 1 〜B(n,0.2), X 2〜B(6, p), X 3〜B(n , p),且 E(X 1)= 2, D(X 2)=刁 贝卩 c(X 3)=( )A . 0.5 B. 1.5 C. 2.5D . 3.5【例5】根据以往的经验，某工程施工期 间的降水量X(单位：mm)对工期的影响如下表:降水量X X<300300W X<700700 W X<900X > 900工期延误 天数Y2610该工程施工期间降水量 的均值与方差.【过关练习】1•某人从家乘车到单位，途中有3个路口 .假设在各路口遇到红灯的事件是相互独立的，且概率都是0.4,则此人上班途中遇到红灯的次数的方差为 ( )A . 0.48B . 1.2C . 0.72D . 0.62.设投掷一个骰子的点数为随机变量 X ,则X 的方差为 .3.盒中有2个白球，3个黑球，从中任取 3个球，以X 表示取到白球的个数，n 表示取到黑球的个数.给出6 9 9下列结论：① E(X)= 5, E (n= 5；② E(X 2) = E (n ；③ E (n )= E(X);④ D(X) = D (n = 25. 其中正确的是 _________ .(填上所有正确结论的序号) 4.海关大楼顶端镶有 A 、B 两面大钟，它们的日走时误差分别为X 1、X 2(单位：s),其分布列如下：【例2】设随机变量 ,k = 0,1,2,…,n ,且 E(8 = 24,则 D( 3的值为(历年气象资料表明, E 的分布列为P(E= k) = C n课后练习【补救练习】1. 若随机变量E〜B（n,0.6），且E（8= 3，贝U P（ 1）的值为（）A . 2 X 0.44B . 2X 0.45C. 3X 0.44 D . 3X 0.642•已知〜B（n, p）, E（8= 8, D（3= 1.6，则n与p的值分别为（）A . 100 和0.08B . 20 和0.4C. 10 和0.2 D . 10 和0.83•有甲、乙两种水稻，测得每种水稻各10株的分蘖数据，计算出样本均值E（X 甲）= E（X 乙），方差分别为D（X（）甲）= 11, D（X乙）=3.4.由此可以估计A •甲种水稻比乙种水稻分蘖整齐B•乙种水稻比甲种水稻分蘖整齐C.甲、乙两种水稻分蘖整齐程度相同D•甲、乙两种水稻分蘖整齐程度不能比较4.一次数学测验有25道选择题构成，每道选择题有4个选项，其中有且只有一个选项正确，每选一个正确答案得4分，不做出选择或选错的不得分，满分100分，某学生选对任一题的概率为0.8，则此学生在这一次测试中的成绩的期望为__________ ;方差为________ .【巩固练习】1. 现有10张奖券，8张2元的、2张5元的，某人从中随机抽取3张，则此人得奖金额的数学期望是（）A. 6B. 7.8C . 9D . 122. —射手对靶射击，直到第一次命中为止，每次命中的概率为0.6，现有4发子弹，则命中后剩余子弹数目的均值为（）A . 2.44 B. 3.376C . 2.376 D. 2.43. 已知随机变量X + Y= 8，若X〜B （10,0.6），贝U E（Y）, D（Y）分别是（）A . 6,2.4 B. 2,2.4C . 2,5.6 D. 6,5.64•马老师从课本上抄录一个随机变量E的概率分布列如下表:请小牛同学计算E的数学期望•尽管“！”处完全无法看清，且两个“？”处字迹模糊，但能断定这两个“？”处的数值相同.据此，小牛给出了正确答案E(3 = __________ .5•某毕业生参加人才招聘会，分别向甲、乙、丙三个公司投递了个人简历•假定该毕业生得到甲公司面试的2概率为2得到乙、丙两公司面试的概率均为p，且三个公司是否让其面试是相互独立的.记X为该毕业生1得到面试的公司个数，若P(X= 0) = 12,则随机变量X的数学期望E(X) = _____________ .6•随机变量E的分布列如下:1其中a, b, c成等差数列，若E( 3= 3则D(3 = _______________ •7•某城市出租汽车的起步价为6元，行驶路程不超出3 km时按起步价收费，若行驶路程超出3 km，则按每超出1 km加收3元计费(超出不足 1 km的部分按 1 km计).已知出租车一天内行车路程可能为200,220,240,260,280,300(单位：km)，它们出现的概率分别为0.12,0.18, 0.20, 0.20,0.18,0.12，设出租车行车路程3是一个随机变量，司机收费为n元)，则n= 3 3- 3,求出租车行驶一天收费的均值.8.为防止风沙危害，某地决定建设防护绿化带，种植杨树、沙柳等植物.某人一次种植了n株沙柳，各株沙柳成活与否是相互独立的，成活率为p，设3为成活沙柳的株数，数学期望E(3= 3，标准差D 3为中.(1)求n, p的值并写出3的分布列；⑵若有3株或3株以上的沙柳未成活，则需要补种，求需要补种沙柳的概率.【拔高练习】1.设E为离散型随机变量，则E(E(3 —3 =( )A . 0B . 1C. 2 D .不确定2•甲乙两人进行围棋比赛，约定先连胜两局者直接赢得比赛，若赛完5局仍未出现连胜，则判定获胜局数多者赢得比赛•假设每局甲获胜的概率为2,乙获胜的概率为3各局比赛结果相互独立.(1)求甲在4局以内洽4局)赢得比赛的概率；⑵记X为比赛决出胜负时的总局数，求X的分布列和均值(数学期望).3. A, B两个投资项目的利润率分别为随机变量X i和X2.根据市场分析，X i和X2的分布列分别为:(1)在A, B两个项目上各投资100万元，Y i(万元)和丫2(万元)分别表示投资项目A和B所获得的利润，求方差D(Y”, D(Y2);⑵将x(0w X W 100)万元投资A项目，(100 —x)万元投资B项目，f(x)表示投资A项目所得利润的方差与投资B项目所得利润的方差的和•求f(x)的最小值，并指出x为何值时，f(x)取到最小值.。

离散型随机变量及其分布列知识集结知识元离散型随机变量及其分布列知识讲解1．离散型随机变量及其分布列【考点归纳】1、相关概念；（1）随机变量：如果随机试验的结果可以用一个变量来表示，那么这样的变量叫做随机变量随机变量常用希腊字母ξ、η等表示．（2）离散型随机变量：对于随机变量可能取的值，可以按一定次序一一列出，这样的随机变量叫做离散型随机变量．若ξ是随机变量，η＝aξ+b，其中a、b是常数，则η也是随机变量．（3）连续型随机变量：对于随机变量可能取的值，可以取某一区间内的一切值，这样的变量就叫做连续型随机变量（4）离散型随机变量与连续型随机变量的区别与联系：离散型随机变量与连续型随机变量都是用变量表示随机试验的结果；但是离散型随机变量的结果可以按一定次序一一列出，而连续性随机变量的结果不可以一一列出．2、离散型随机变量（1）随机变量：在随机试验中，试验可能出现的结果可以用一个变量X来表示，并且X是随着试验结果的不同而变化的，这样的变量X叫做一个随机变量．随机变量常用大写字母X，Y，…表示，也可以用希腊字母ξ，η，…表示．（2）离散型随机变量：如果随机变量X的所有可能的取值都能一一列举出来，则称X为离散型随机变量．3、离散型随机变量的分布列．（1）定义：一般地，设离散型随机变量X的所有可能值为x1，x2，…，x n；X取每一个对应值的概率分别为p1，p2，…，p n，则得下表：X x1x2…x i…x nP p1p2…p i…p n该表为随机变量X的概率分布，或称为离散型随机变量X的分布列．（2）性质：①p i≥0，i＝1，2，3，…，n；②p1+p2+…+p n＝1．例题精讲离散型随机变量及其分布列例1.'袋中有2个白球，3个红球，5个黄球，这10个小球除颜色外完全相同．（1）从袋中任取3个球，求恰好取到2个黄球的概率；（2）从袋中任取2个球，记取到红球的个数为ξ，求ξ的分布列、期望E（ξ）和方差D（ξ）．'例2.'甲、乙两人做定点投篮游戏，已知甲每次投篮命中的概率均为p，甲投篮3次均未命中的概率为，乙每次投篮命中的概率均为q，乙投篮2次恰好命中1次的概率为，甲、乙每次投篮是否命中相互之间没有影响．（1）若乙投篮3次，求至少命中2次的概率；（2）若甲、乙各投篮2次，设两人命中的总次数为X，求X的分布列和数学期望．'例3.'抛掷甲，乙两枚质地均匀且四面上分别标有1，2，3，4的正四面体，其底面落于桌面，记底面上所得的数字分别为x，y．记[]表示的整数部分，如：[]=1，设ξ为随机变量，ξ=[]．（Ⅰ）求概率P（ξ=1）；（Ⅱ）求ξ的分布列，并求其数学期望E（ξ）．'当堂练习解答题练习1.'玉山一中篮球体育测试要求学生完成“立定投篮”和“三步上篮”两项测试，“立定投篮”和“三步上篮”各有2次投篮机会，先进行“立定投篮”测试，如果合格才能参加“三步上篮”测试．为了节约时间，每项测试只需且必须投中一次即为合格．小华同学“立定投篮”的命中率为，“三步上篮”的命中率为．假设小华不放弃任何一次投篮机会且每次投篮是否命中相互独立．（1）求小华同学两项测试均合格的概率；（2）设测试过程中小华投篮次数为X，求随机变量X的分布列和数学期望．'练习2.'某支教队有8名老师，现欲从中随机选出2名老师参加志愿活动，（1）若规定选出的至少有一名女老师，则共有18种不同的需安排方案，试求该支教队男、女老师的人数；（2）在（1）的条件下，记X为选出的2位老师中女老师的人数，写出X的分布列．'练习3.'装有除颜色外完全相同的6个白球、4个黑球和2个黄球的箱中随机地取出两个球，规定每取出1个黑球赢2元，而每取出1个白球输1元，取出黄球无输赢．（1）以X表示赢得的钱数，随机变量X可以取哪些值？求X的分布列；（2）求出赢钱（即X>0时）的概率．'练习4.'将10个白小球中的3个染成红色，3个染成黄色，试解决下列问题：（1）求取出3个小球中红球个数ξ的分布列；（2）求取出3个小球中红球个数多于白球个数的概率．'练习5.'新高考改革后，假设某命题省份只统一考试数学和语文，英语学科改为参加等级考试，每年考两次，分别放在每个学年的上下学期，其余六科政治，历史，地理，物理，化学，生物则以该省的省会考成绩为准．考生从中选择三科成绩，参加大学相关院校的录取．（Ⅰ）若英语等级考试有一次为优，即可达到某“双一流”院校的录取要求．假设某考生参加每次英语等级考试事件是相互独立的，且该生英语等级考试成绩为优的概率为，求该考生直到高二下期英语等级考试才为优的概率（Ⅱ）据预测，要想报考某“双一流”院校，省会考的六科成绩都在95分以上，才有可能被该校录取假设某考生在省会考六科的成绩都考到95分以上的概率都是，设该考生在省会考时考到95以上的科目数为X求X的分布列及数学期望．'练习6.'某高中志愿者男志愿者5人，女志愿者3人，这些人要参加社区服务工作．从这些人中随机抽取4人负责文明宣传工作，另外4人负责卫生服务工作．（Ⅰ）设M为事件；“负责文明宣传工作的志愿者中包含女志愿者甲但不包含男志愿者乙”，求事件M发生的概率；（Ⅱ）设X表示参加文明宣传工作的女志愿者人数，求随机变量X的分布列与数学期望．'练习7.'今年学雷锋日，乌鲁木齐市某中学计划从高中三个年级选派4名教师和若干名学生去当学雷锋文明交通宣传志愿者，用分层抽样法从高中三个年级的相关人员中抽取若干人组成文明交通宣传小组，学生的选派情况如下：（Ⅰ）求x，y的值；（Ⅱ）若从选派的高一、高二、高三年级学生中抽取3人参加文明交通宣传，求他们中恰好有1人是高三年级学生的概率；（Ⅲ）若4名教师可去A、B、C三个学雷锋文明交通宣传点进行文明交通宣传，其中每名教师去A、B、C三个文明交通宣传点是等可能的，且各位教师的选择相互独立．记到文明交通宣传点A的人数为X，求随机变量X的分布列和数学期望。