正态分布总结
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4.正态分布 (1)正态分布的定义态变量概率密度曲线的函数表达式为22()2()x f x μσ--=,x ∈R ,其中μ,σ是参数,且0σ>,μ-∞<<+∞.式中的参数μ和σ分别为正态变量的数学期望和标准差.期望为μ、标准差为σ的正态分布通常记作2(,)N μσ.(2)正态曲线的性质①曲线位于x 轴上方,与x 轴不相交,与x 轴之间的面积为1; ②曲线是单峰的,它关于直线x =μ对称; ③曲线在x =μ处达到峰值1σ2π;④当μ一定时,曲线的形状由σ确定,σ越小,曲线越“瘦高”,表示总体的分布越集中;σ越大,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散. (3)正态总体在三个特殊区间内取值的概率值①P (μ-σ<X ≤μ+σ)=0.682__6;②P (μ-2σ<X ≤μ+2σ)=0.954__4;③P (μ-3σ<X ≤μ+3σ)=0.997__4.④正态变量在()-∞+∞,内的取值的概率为1,在区间(33)μσμσ-+,之外的取值的概率是0.3%,故正态变量的取值几乎都在距x μ=三倍标准差之内,这就是正态分布的3σ原则.5.(2017·西安调研)已知随机变量X 服从正态分布N (3,1),且P (X >2c -1)=P (X <c +3),则c =________.①P (X <a )=1-P (X ≥a );②P (X <μ-σ)=P (X ≥μ+σ).【训练4】 (2017·常德一模)已知随机变量X ~N (1,σ2),若P (0<X <2)=0.4,则P (X ≤0)=( ) A.0.6B.0.4C.0.3D.0.28.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)=________.7.假设每天从甲地去乙地的旅客人数X 是服从正态分布N (800,502)的随机变量,记一天中从甲地去乙地的旅客人数800<X ≤900的概率为p 0,则p 0=________.【例1】 某单位为绿化环境,移栽了甲、乙两种大树各2株.设甲、乙两种大树移栽的成活率分别为56和45,且各株大树是否成活互不影响.求移栽的4株大树中: ⑴至少有1株成活的概率;⑴两种大树各成活1株的概率1.(2019·广东省汕头市联考)在某市高中某学科竞赛中,某一个区4 000名考生的参赛成绩统计如图所示.(1)求这4 000名考生的竞赛平均成绩x -(同一组中的数据用该组区间的中点值作代表);(2)由直方图可认为考生竞赛成绩Z 服从正态分布N (μ,σ2),其中μ,σ2分别取考生的平均成绩x -和考生成绩的方差s 2,那么该区4 000名考生成绩超过84.81分(含84.81分)的人数估计有多少?(3)如果用该区参赛考生成绩的情况来估计全市参赛考生的成绩情况,现从全市参赛考生中随机抽取4名考生,记成绩低于84.81分的考生人数为ξ,求P (ξ≤3)(精确到0.001).附:①s 2=204.75,204.75=14.31;②Z ~N (μ,σ2),则P (μ-σ<Z ≤μ+σ)=0.682 7,P (μ-2σ<Z ≤μ+2σ)=0.954 5; ③0.841 354=0.501.3.(2019·合肥一模)已知某公司生产的一种产品的质量X (单位:克)服从正态分布N (100,4),现从该产品的生产线上随机抽取10 000件产品,其中质量在[98,104]内的产品估计有( )(附:若X 服从N (μ,σ2),则P (μ-σ<X <μ+σ)=0.682 7,P (μ-2σ<X <μ+2σ)=0.954 5) A.4 093件 B.4 772件 C.6 827件D.8 186件(2017·常德一模)已知随机变量X ~N (1,σ2),若P (0<X <2)=0.4,则P (X ≤0)=( ) A.0.6B.0.4C.0.3D.0.24.设每天从甲地去乙地的旅客人数为随机变量X ,且X ~N (800,502),则一天中从甲地去乙地的旅客人数少于900的概率为( )(参考数据:若X ~N (μ,σ2),有P (μ-σ<X <μ+σ)=68.3%,P (μ-2σ<X <μ+2σ)=95.4%,P (μ-3σ<X <μ+3σ)=99.7%) A.97.7% B.68.3% C.99.7%D.95.4%5.某班有50名学生,一次考试的数学成绩ξ服从正态分布N (100,102),已知P (90<ξ<100)=0.3,估计该班学生数学成绩不小于110分的人数为________.10.若随机变量X ~N (μ,σ2),且P (X >5)=P (X <-1)=0.2,则P (2<X <5)=________.14.设X ~N (1,1),其正态分布密度曲线如图所示,那么向正方形ABCD 中随机投掷10 000个点,试估计落入阴影部分的点的个数.(注:若X ~N (μ,σ2),则P (μ-σ<X <μ+σ)=68.3%,P (μ-2σ<X <μ+2σ)=95.4%)15.已知随机变量X ~B (2,p ),Y ~N (2,σ2),若P (X ≥1)=0.64,P (0<Y <2)=p ,求P (Y >4)的值. 1 某项大型赛事,需要从高校选拔青年志愿者,某大学生实践中心积极参与,从8名学生会干部(其中男生5名,女生3名)中选3名参加志愿者服务活动.若所选3名学生中的女生人数为X ,求X 的分布列及均值.20.(本小题满分10分)在某校举行的数学竞赛中,全体参赛学生的竞赛成绩近似服从正态分布(70,100)N 。
正态分布知识点总结ppt一、概念1. 正态分布,又称高斯分布,是一种连续概率分布2. 具有单峰对称的特点3. 由于其形状近似于钟形,因此也被称为钟形曲线二、特征1. 均值μ:描述分布的中心位置2. 标准差σ:描述数据点相对于均值的离散程度3. 标准差越大,曲线扁平度越高4. 标准差越小,曲线陡峭度越高5. 正态分布的均值、众数和中位数都相等三、标准正态分布1. 当均值μ=0,标准差σ=1时的正态分布2. 应用范围更广,便于做概率计算3. 可通过Z变换,将任意正态分布转化为标准正态分布四、性质1. 概率密度函数:f(x) = (1/σ√(2π)) * e^(-(x-μ)²/(2σ²))2. 总体均值、中位数、众数相等3. 68-95-99.7法则:在正态分布下,大约68%的数据落在均值±1个标准差内,大约95%的数据落在均值±2个标准差内,大约99.7%的数据落在均值±3个标准差内五、应用1. 统计学:用于研究样本数据的分布规律2. 自然科学:许多自然现象的分布都符合正态分布,如身高、体重等3. 工程学:用于分析质量控制、可靠性分析等六、假设检验1. 基于正态分布的概率性质,可对样本数据进行假设检验2. 通过计算样本均值和标准差,判断总体参数是否满足要求七、实际案例1. 身高分布:研究人群的身高分布规律,制定人体工程学标准2. 质量控制:监控产品的质量符合正态分布,及时发现异常情况3. 信用评分:应用正态分布评估个人信用等级八、常见问题1. 如何判断一组数据是否符合正态分布?- 绘制直方图或概率图查看数据分布形状- 进行正态性检验,如Shapiro-Wilk检验、K-S检验等2. 如果数据不符合正态分布,影响有哪些?- 在统计分析中应当选择非参数检验方法- 在数据建模和预测中需要考虑非线性因素的影响九、总结正态分布是统计学中的基础概率分布,具有广泛的应用价值。
2.4正态分布复习引入:总体密度曲线:样本容量越大,所分组数越多,各组的频率就越接近于总体在相应各组取值的概率.设想样本容量无限增大,分组的组距无限缩小,那么频率分布直方图就会无限接近于一条光滑曲线,这条曲线叫做总体密度曲线. 总体密度曲线b 单位O 频率/组距a它反映了总体在各个范围内取值的概率.根据这条曲线,可求出总体在区间(a ,b )内取值的概率等于总体密度曲线,直线x =a ,x =b 及x 轴所围图形的面积.观察总体密度曲线的形状,它具有“两头低,中间高,左右对称”的特征,具有这种特征的总体密度曲线一般可用下面函数的图象来表示或近似表示:22()2,1(),(,)2x x e x μσμσϕπσ--=∈-∞+∞ 式中的实数μ、)0(>σσ是参数,分别表示总体的平均数与标准差,,()x μσϕ的图象为正态分布密度曲线,简称正态曲线.讲解新课:一般地,如果对于任何实数a b <,随机变量X 满足,()()b aP a X B x dx μσϕ<≤=⎰, 则称 X 的分布为正态分布(normal distribution ) .正态分布完全由参数μ和σ确定,因此正态分布常记作),(2σμN .如果随机变量 X 服从正态分布,则记为X ~),(2σμN .经验表明,一个随机变量如果是众多的、互不相干的、不分主次的偶然因素作用结果之和,它就服从或近似服从正态分布.例如,高尔顿板试验中,小球在下落过程中要与众多小木块发生碰撞,每次碰撞的结果使得小球随机地向左或向右下落,因此小球第1次与高尔顿板底部接触时的坐标 X 是众多随机碰撞的结果,所以它近似服从正态分布.在现实生活中,很多随机变量都服从或近似地服从正态分布.例如长度测量误差;某一地区同年龄人群的身高、体重、肺活量等;一定条件下生长的小麦的株高、穗长、单位面积产量等;正常生产条件下各种产品的质量指标(如零件的尺寸、纤维的纤度、电容器的电容量、电子管的使用寿命等);某地每年七月份的平均气温、平均湿度、降雨量等;一般都服从正态分布.因此,正态分布广泛存在于自然现象、生产和生活实际之中.正态分布在概率和统计中占有重要的地位.说明:1参数μ是反映随机变量取值的平均水平的特征数,可以用样本均值去佑计;σ是衡量随机变量总体波动大小的特征数,可以用样本标准差去估计.2.早在 1733 年,法国数学家棣莫弗就用n !的近似公式得到了正态分布.之后,德国数学家高斯在研究测量误差时从另一个角度导出了它,并研究了它的性质,因此,人们也称正态分布为高斯分布.2.正态分布),(2σμN )是由均值μ和标准差σ唯一决定的分布 通过固定其中一个值,讨论均值与标准差对于正态曲线的影响3.通过对三组正态曲线分析,得出正态曲线具有的基本特征是两头底、中间高、左右对称 正态曲线的作图,书中没有做要求,教师也不必补上 讲课时教师可以应用几何画板,形象、美观地画出三条正态曲线的图形,结合前面均值与标准差对图形的影响,引导学生观察总结正态曲线的性质4.正态曲线的性质:(1)曲线在x 轴的上方,与x 轴不相交(2)曲线关于直线x=μ对称(3)当x=μ时,曲线位于最高点(4)当x <μ时,曲线上升(增函数);当x >μ时,曲线下降(减函数) 并且当曲线向左、右两边无限延伸时,以x 轴为渐近线,向它无限靠近(5)μ一定时,曲线的形状由σ确定σ越大,曲线越“矮胖”,总体分布越分散;σ越小.曲线越“瘦高”.总体分布越集中:五条性质中前三条学生较易掌握,后两条较难理解,因此在讲授时应运用数形结合的原则,采用对比教学5.标准正态曲线:当μ=0、σ=l 时,正态总体称为标准正态总体,其相应的函数表示式是2221)(x e x f -=π,(-∞<x <+∞)其相应的曲线称为标准正态曲线标准正态总体N (0,1)在正态总体的研究中占有重要的地位 任何正态分布的概率问题均可转化成标准正态分布的概率问题讲解范例:例1.给出下列三个正态总体的函数表达式,请找出其均值μ和标准差σ (1)),(,21)(22+∞-∞∈=-x e x f x π(2)),(,221)(8)1(2+∞-∞∈=--x e x f x π (3)22(1)2(),(,)2x f x e x π-+=∈-∞+∞ 答案:(1)0,1;(2)1,2;(3)-1,0.5例2求标准正态总体在(-1,2)内取值的概率.解:利用等式)()(12x x p Φ-Φ=有)([]}{11)2()1()2(--Φ--Φ=-Φ-Φ=p=1)1()2(-Φ+Φ=0.9772+0.8413-1=0.8151.1.标准正态总体的概率问题: xy对于标准正态总体N (0,1),)(0x Φ是总体取值小于0x 的概率,即 )()(00x x P x <=Φ, 其中00>x ,图中阴影部分的面积表示为概率0()P x x < 只要有标准正态分布表即可查表解决.从图中不难发现:当00<x 时,)(1)(00x x -Φ-=Φ;而当00=x 时,Φ(0)=0.5 2.标准正态分布表标准正态总体)1,0(N 在正态总体的研究中有非常重要的地位,为此专门制作了“标准正态分布表”.在这个表中,对应于0x 的值)(0x Φ是指总体取值小于0x 的概率,即)()(00x x P x <=Φ,)0(0≥x .若00<x ,则)(1)(00x x -Φ-=Φ.利用标准正态分布表,可以求出标准正态总体在任意区间),(21x x 内取值的概率,即直线1x x =,2x x =与正态曲线、x 轴所围成的曲边梯形的面积1221()()()P x x x x x <<=Φ-Φ. 3.非标准正态总体在某区间内取值的概率:可以通过)()(σμ-Φ=x x F 转化成标准正态总体,然后查标准正态分布表即可 在这里重点掌握如何转化 首先要掌握正态总体的均值和标准差,然后进行相应的转化4.小概率事件的含义发生概率一般不超过5%的事件,即事件在一次试验中几乎不可能发生假设检验方法的基本思想:首先,假设总体应是或近似为正态总体,然后,依照小概率事件几乎不可能在一次试验中发生的原理对试验结果进行分析假设检验方法的操作程序,即“三步曲”一是提出统计假设,教科书中的统计假设总体是正态总体;二是确定一次试验中的a 值是否落入(μ-3σ,μ+3σ);三是作出判断讲解范例:例1. 若x ~N (0,1),求(l)P (-2.32<x <1.2);(2)P (x >2).解:(1)P (-2.32<x <1.2)=Φ(1.2)-Φ(-2.32)=Φ(1.2)-[1-Φ(2.32)]=0.8849-(1-0.9898)=0.8747.(2)P (x >2)=1-P (x <2)=1-Φ(2)=l-0.9772=0.0228.例2.利用标准正态分布表,求标准正态总体在下面区间取值的概率:(1)在N(1,4)下,求)3(F(2)在N (μ,σ2)下,求F(μ-σ,μ+σ);F(μ-1.84σ,μ+1.84σ);F(μ-2σ,μ+2σ);F(μ-3σ,μ+3σ) 解:(1))3(F =)213(-Φ=Φ(1)=0.8413 (2)F(μ+σ)=)(σμσμ-+Φ=Φ(1)=0.8413 F(μ-σ)=)(σμσμ--Φ=Φ(-1)=1-Φ(1)=1-0.8413=0.1587 F(μ-σ,μ+σ)=F(μ+σ)-F(μ-σ)=0.8413-0.1587=0.6826F(μ-1.84σ,μ+1.84σ)=F(μ+1.84σ)-F(μ-1.84σ)=0.9342F(μ-2σ,μ+2σ)=F(μ+2σ)-F(μ-2σ)=0.954F(μ-3σ,μ+3σ)=F(μ+3σ)-F(μ-3σ)=0.997对于正态总体),(2σμN 取值的概率:68.3%2σx 95.4%4σx 99.7%6σx在区间(μ-σ,μ+σ)、(μ-2σ,μ+2σ)、(μ-3σ,μ+3σ)内取值的概率分别为68.3%、95.4%、99.7% 因此我们时常只在区间(μ-3σ,μ+3σ)内研究正态总体分布情况,而忽略其中很小的一部分 例3.某正态总体函数的概率密度函数是偶函数,而且该函数的最大值为π21,求总体落入区间(-1.2,0.2)之间的概率解:正态分布的概率密度函数是),(,21)(222)(+∞-∞∈=--x e x f x σμσπ,它是偶函数,说明μ=0,)(x f 的最大值为)(μf =σπ21,所以σ=1,这个正态分布就是标准正态分布( 1.20.2)(0.2)( 1.2)(0.2)[1(1.2)](0.2)(1.2)1P x -<<=Φ-Φ-=Φ--Φ=Φ+Φ- 教学反思:1.在实际遇到的许多随机现象都服从或近似服从正态分布 在上一节课我们研究了当样本容量无限增大时,频率分布直方图就无限接近于一条总体密度曲线,总体密度曲线较科学地反映了总体分布 但总体密度曲线的相关知识较为抽象,学生不易理解,因此在总体分布研究中我们选择正态分布作为研究的突破口 正态分布在统计学中是最基本、最重要的一种分布 2.正态分布是可以用函数形式来表述的 其密度函数可写成:22()21(),(,)2x f x e x μσπσ--=∈-∞+∞, (σ>0)由此可见,正态分布是由它的平均数μ和标准差σ唯一决定的 常把它记为),(2σμN 3.从形态上看,正态分布是一条单峰、对称呈钟形的曲线,其对称轴为x=μ,并在x=μ时取最大值 从x=μ点开始,曲线向正负两个方向递减延伸,不断逼近x 轴,但永不与x 轴相交,因此说曲线在正负两个方向都是以x 轴为渐近线的4.通过三组正态分布的曲线,可知正态曲线具有两头低、中间高、左右对称的基本特征。
高考正态分布知识点在统计学中,正态分布是一种重要的概率分布,也被称为钟形曲线或高斯分布。
在高考数学中,正态分布是一个常见的考察点,学生需要了解和掌握与正态分布相关的概念、性质和应用。
下面将详细介绍高考正态分布的知识点。
一、正态分布的定义和性质1. 正态分布的定义:正态分布是指在数理统计中,如果随机变量X服从一个数学期望为μ、方差为σ²的正态分布,则记为X~N(μ, σ²),其中N表示正态分布。
2. 正态分布的性质:(1)正态分布是对称的,其均值、中位数和众数都相等,即μ=中位数=众数。
(2)正态分布的图像呈现出典型的钟形曲线。
(3)正态分布的曲线在均值两侧呈现出逐渐减小的趋势,但是永远不会到达横轴。
(4)正态分布的曲线关于均值μ对称。
(5)正态分布的标准差σ越大,曲线越矮胖;标准差σ越小,曲线越瘦高。
(6)约68%的数据落在均值±1个标准差范围内;约95%的数据落在均值±2个标准差范围内;约99.7%的数据落在均值±3个标准差范围内。
二、正态分布的概率计算1. 标准正态分布:标准正态分布是指均值为0,标准差为1的正态分布。
记为Z~N(0, 1)。
对于标准正态分布,我们可以通过计算标准正态分布表来得到对应的概率值。
2. 普通正态分布:当随机变量X服从正态分布N(μ, σ²)时,可以进行标准化处理,将X转化为一个服从标准正态分布的随机变量Z。
即Z=(X-μ)/σ,这样就得到了一个标准正态分布。
对于普通正态分布,可以通过标准正态分布表和标准化公式来计算相应的概率值。
3. 概率计算:对于正态分布,我们常常需要计算在某个区间范围内的概率值。
对于标准正态分布,可以利用标准正态分布表查找对应的概率值。
对于普通正态分布,可以将其转化为标准正态分布进行计算。
三、正态分布的参数估计1. 样本均值的抽样分布:在统计学中,我们经常需要对总体的均值进行估计。
对于正态分布,样本均值的抽样分布也是一个正态分布,并且其均值等于总体均值,方差等于总体方差除以样本容量的平方根。
正态分布公式正态分布是统计学中最常见的分布形式之一,也被称为高斯分布或钟形曲线。
它在自然界和社会科学中广泛存在,常用于描述随机变量的分布规律。
正态分布的概率密度函数可以用数学公式来表示,这个公式被称为正态分布公式。
正态分布公式的定义正态分布公式是指一种以均值μ和标准差σ为参数的连续概率分布函数。
其概率密度函数为:f(x) = 1 / (σ√(2π)) * e^(-(x-μ)/(2σ))其中,e是自然对数的底数2.71828...,π是圆周率3.14159...,x是随机变量的取值,μ是均值,σ是标准差。
这个公式描述了正态分布曲线的形状,可以用来计算概率密度和累积分布函数。
正态分布的特点正态分布的曲线呈钟形,中心对称,两侧尾部渐进于x轴。
均值μ决定了曲线的中心位置,标准差σ决定了曲线的宽度和高度。
当σ越大时,曲线越平缓,分布越广泛;当σ越小时,曲线越陡峭,分布越集中。
正态分布的均值为μ,标准差为σ,其概率密度函数的总面积为1。
根据正态分布公式,我们可以计算出任意取值x的概率密度f(x),也可以计算出小于等于某个值x的累积概率P(X≤x)。
这些概率值可以用来进行统计分析和推断。
正态分布的应用正态分布在统计学和数据分析中有广泛的应用。
由于许多自然现象和社会现象都服从正态分布,因此正态分布常常被用来建立模型和预测结果。
以下是一些常见的应用场景:1. 质量控制:正态分布可以用来描述产品质量的分布规律,帮助企业进行质量控制和改进。
2. 经济学:股票价格、汇率、利率等都服从正态分布,可以用来进行风险评估和投资决策。
3. 医学研究:许多生物学指标和医学数据都服从正态分布,可以用来进行疾病诊断和治疗方案的制定。
4. 教育评估:学生的成绩、智力测验得分等也常常服从正态分布,可以用来进行评估和排名。
5. 社会调查:人口统计学数据、调查问卷得分等也常常服从正态分布,可以用来进行社会调查和分析。
总结正态分布公式是统计学中最重要的公式之一,它描述了随机变量服从正态分布的概率密度函数。
正态分布知识点总结正态分布(Normal distribution)是统计学中最为重要和常见的概率分布之一、其分布特点为钟形曲线,对称分布,均值为中心点,标准差决定了曲线的分散程度。
正态分布在实际应用中非常广泛,特别适用于描述大量独立随机变量之和的分布情况。
一、正态分布的定义和性质1.定义:若随机变量X服从一个均值为μ,标准差为σ的正态分布(记作X∼N(μ,σ)),则其概率密度函数为f(x)=1/(σ√(2π))*e^(-(x-μ)²/(2σ²))2.性质:a.对称性:正态分布是关于均值对称的,即平均值左右两侧的曲线是对称的。
b.中心极限定理:大量独立随机变量的和趋向于正态分布,即使原始数据并不服从正态分布,样本量足够大时,样本均值的分布也会接近正态分布。
c.峰度与偏度:正态分布的峰度为3,即其曲线边际趋于水平而不陡。
偏度为0,即左右两侧的概率密度完全对称。
d.累积分布函数:正态分布的累积分布函数可以用标准正态分布表查找,标准正态分布表给出了标准正态分布的累积概率,从而可以计算出任意正态分布的累积概率。
二、正态分布的参数1.均值(μ):正态分布的均值决定了分布曲线的中心位置。
在标准正态分布中,均值为0。
2.标准差(σ):正态分布的标准差决定了分布曲线的宽度和分散程度。
标准差越小,曲线越尖锐;标准差越大,曲线越平缓。
三、标准正态分布1. 定义:均值为0,标准差为1的正态分布称为标准正态分布(Standard Normal Distribution),记作Z∼N(0,1)。
2.标准化:通过标准化转换,将任意正态分布转化为标准正态分布。
转换公式为Z=(X-μ)/σ,其中X为原正态分布的随机变量,μ为原正态分布的均值,σ为原正态分布的标准差。
3.标准正态分布表:存储了标准正态分布的累积概率值,可用于求解任意正态分布的累积概率。
4.逆标准化:通过标准正态分布表,可以将给定累积概率对应的Z值逆向计算,得到对应的原始分布值。
高三数学正态分布知识点正文:正态分布是概率论和统计学中经常应用的一种重要分布。
其特点是在均值附近的概率较高,而在离均值较远处的概率较低。
在高中数学的学习中,正态分布也是一个重要的知识点。
本文将介绍高三数学正态分布的相关知识。
一、正态分布的定义正态分布,又称为高斯分布,是一种连续型概率分布。
对于一个服从正态分布的随机变量X,其概率密度函数可以表示为:f(x) = (1 / sqrt(2 * π * σ^2)) * exp(-(x - μ)^2 / (2 * σ^2))其中,μ是均值,σ是标准差。
二、正态分布的性质1. 对称性:正态分布是以均值为对称轴,两侧面积相等的曲线。
2. 峰度:正态分布的峰度是指曲线的陡峭程度,峰度值为3。
3. 切点:正态分布曲线与均值之间会有两个切点,也即均值加减标准差的位置。
三、标准正态分布标准正态分布是指均值为0,标准差为1的正态分布。
它是对正态分布进行标准化后的结果。
对于一个服从正态分布的随机变量X,可以通过以下公式将其转化为标准正态分布的随机变量Z:Z = (X - μ) / σ四、正态分布的应用正态分布在实际生活和科学研究中具有广泛的应用,以下是几个常见的应用场景:1. 质量控制:正态分布可以帮助企业在生产过程中进行质量控制,通过控制产品的均值和标准差,来确保产品的质量稳定。
2. 统计分析:正态分布在统计学中扮演了重要角色,可以用于分析和描述大量数据的分布情况,从而得出结论或进行预测。
3. 考试评分:在考试评分过程中,教师常常采用正态分布来确定分数段及相应的等级,从而更公平地进行评价。
4. 实验设计:科学实验中常常会涉及到测量误差和数据分布的问题,正态分布可以作为参考,帮助科研人员进行实验设计和数据分析。
五、常用的正态分布应用题1. 求解概率:给定正态分布的均值和标准差,可以求解指定区间的概率。
2. 求解分位数:给定正态分布的均值和标准差,可以求解给定概率下的分位数,即求解落在该概率下的随机变量取值。
正态分布知识点总结考研正态分布的数学表达式为:\[ f(x) = \frac{1}{\sigma \sqrt{2\pi}}e^{-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}} \]其中,\( \mu \) 为均值,\( \sigma \) 为标准差。
正态分布的均值、中位数和众数都相等,而且都位于曲线的中心处。
正态分布的性质:1. 对称性:正态分布曲线在均值处对称。
2. 零偏度:正态分布的偏度为0,即分布呈对称分布。
3. 尖峰度:正态分布的峰度为3,表现为中间部分较高,两端较低,呈现出钟形。
4. 标准正态分布:当均值\( \mu = 0 \) ,标准差\( \sigma = 1 \) 时,称为标准正态分布。
正态分布的应用:1. 自然科学:许多自然现象符合正态分布,如人类身高、体重、心脏跳动间隔等。
2. 经济学:股票市场、金融市场的波动往往符合正态分布。
3. 生物学:许多生物的特征符合正态分布,如种群数量、体重等。
4. 工程学:许多工程参数的变化也符合正态分布,如材料强度、电子元件寿命等。
正态分布的统计推断:1. 置信区间:对于正态分布的均值和方差,可以使用置信区间对其进行估计。
2. 假设检验:对于两个或多个正态分布的样本,可以进行假设检验以判断它们的均值是否相等。
3. 方差分析:用于分析多个正态分布总体均值是否相等的统计方法。
正态分布的中心极限定理:中心极限定理指出,对于任意分布的随机变量,其样本均值的分布在样本量足够大的情况下都会近似服从正态分布。
这一定理在统计学中具有非常重要的意义,使得正态分布具有了更广泛的应用。
总之,正态分布是一种重要的概率分布形式,广泛应用于自然科学、社会科学以及工程技术等领域。
掌握正态分布的性质和统计推断方法对于理解和应用统计学知识具有重要意义。
正态分布知识点总结2u一、正态分布的基本概念1. 概率密度函数正态分布的概率密度函数是一个钟形曲线,其数学表达式为:\[f(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma} e^{-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}}\]其中,$x$是随机变量的取值,$\mu$是分布的均值,$\sigma$是分布的标准差。
这个函数在$x=\mu$处取得最大值,然后随着$x$的偏离而逐渐减小。
换句话说,正态分布的大部分数据集中在均值附近,并且随着偏离均值越远,密度越低。
2. 均值和标准差正态分布的均值$\mu$决定了分布的位置,而标准差$\sigma$决定了分布的扁平程度。
当$\sigma$较小时,数据集中在均值附近,曲线变得更加陡峭;当$\sigma$较大时,数据分布更广,曲线变得更加平缓。
3. 性质正态分布有许多重要的性质。
其中最著名的是“三西格玛定理”,它指出约有68%的数据在均值的一个标准差范围内,约有95%的数据在均值的两个标准差范围内,约有99.7%的数据在均值的三个标准差范围内。
这个性质使得正态分布在统计推断中非常有用,因为我们可以通过均值和标准差来判断数据的集中程度。
二、正态分布的应用1. 统计推断正态分布在统计推断中有着广泛的应用。
例如,我们可以利用正态分布的性质来进行假设检验,构建置信区间等等。
此外,许多统计模型的假设都是基于正态分布的形式,比如线性回归模型、方差分析模型等等。
2. 财务领域在财务领域,正态分布被广泛应用于风险管理、资产定价、投资组合优化等领域。
例如,资本资产定价模型(CAPM)假设资产的收益率服从正态分布,这使得我们可以通过对分布的均值和标准差进行估计,来评估投资组合的预期收益和风险。
3. 自然科学在自然科学中,许多自然现象都可以用正态分布来描述。
例如,地震的震级、雨量的分布、气温的变化等等都具有正态分布的特性。
这使得我们可以利用正态分布的概念来解释自然现象,并且进行相关的预测和分析。
第13讲 正态分布教学目的:理解并熟练掌握正态分布的密度函数、分布函数、数字特征及线性性质。
教学重点:正态分布的密度函数和分布函数。
教学难点:正态分布密度曲线的特征及正态分布的线性性质。
教学学时:2学时 教学过程:第四章 正态分布§4.1 正态分布的概率密度与分布函数在讨论正态分布之前,我们先计算积分()⎰∞+∞---dx ex 22221σμσπ。
首先计算⎰∞+∞--dx ex 22。
因为πθσπ20220222222222===⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞+-+-∞+∞--∞+∞--rdr ed d edy edx er Rx x y x (利用极坐标计算) 所以π222=⎰∞+∞--dx ex 。
记t x =-σμ,则利用定积分的换元法有()12212121212222222====⎰⎰⎰∞+∞--∞+∞--∞+∞---ππππσπσμdt edt edx et t x因为()021222≥--σμσπx e,所以它可以作为某个连续随机变量的概率密度函数。
定义 如果连续随机变量X 的概率密度为()(),,21222+∞<<∞-=--x ex f x σμσπ则称随机变量X 服从正态分布,记作()2,~σμN X ,其中()0,>σσμ是正态分布的参数。
正态分布也称为高斯(Gauss )分布。
对于1,0==σμ的特殊情况,即如果()1,0~N X ,则称X 服从标准正态分布,它的概率密度记为()x ϕ,有()2221x ex -=πϕ。
函数()2221x ex -=πϕ的图象的特点:令()0222=-='-x ex x πϕ,得驻点0=x 。
根据()x ϕ'的正负性可知, 0=x 是()x ϕ的极大值点,该点坐标为⎪⎪⎭⎫⎝⎛π21,0。
令()()021222=-=''-x exx πϕ,得1±=x ,根据()x ϕ''的正负性可知,函数()x ϕ在()1,-∞-和()+∞,1内是凹的,在()1,1-内是凸的, ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--2121,1e π和⎪⎪⎭⎫⎝⎛-2121,1e π是拐点。
因为021lim22=-∞→x x eπ,所以x 轴是该曲线的渐近线。
根据()x ϕ的偶函数性质,函数()x ϕ的图象关于y 轴对称。
根据上述特点作出()x ϕ的曲线如下:对于一般的正态分布()2,~σμN X ,概率密度函数()()22221σμσπ--=x ex f 有如下特点:(1)在μ=X 处达到极大值,极大值点为⎪⎪⎭⎫⎝⎛σπμ21,。
(2)在σμ±=X 处为图象的拐点,拐点坐标为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±-2121,e σπσμ,在()σμσμ+-,内是凸的,其它范围内是凹的。
(3)x 轴为渐近线。
(4)σ越大,最大值越小,拐点越偏离μ。
(5)图象关于直线μ=x 对称。
对于()2,~σμN X ,它的分布函数为()()()()⎰⎰∞---∞---==≤=xt xt dt edt ex X P x F 2222222121σμσμσπσπ对于()1,0~N X ,记它的分布函数为()⎰∞--=Φxt dt ex 2221π。
根据()()x x ϕ=Φ'以及()()x x ϕ'=Φ''的正负性质,得()x Φ在整个实数范围内单调递极大值点增。
在0>x 范围内图象是凸的,在0<x 范围内图象是凹的,0=x 是拐点。
又()()1lim ,0lim =Φ=Φ+∞→-∞→x x x x ,得两条渐近线1=y 和x 轴。
根据()x ϕ的对称性,得()210=Φ。
根据上述讨论作出()x Φ的图象如下:根据()x ϕ的性质还可以得到()()x x Φ-=-Φ1。
()x Φ的直接计算是比较困难的,但可以通过查表得到()x Φ在0>x 时的数值。
对于0<x 的情况,可以根据()()x x -Φ-=Φ1求得。
一般的正态分布()2,~σμN X 的分布函数()x F 与()x Φ的关系如下:()()().21212122222222σμσμσσμσμπσπμσπ-∞---∞--∞---Φ==-==⎰⎰⎰-x v ux u xt x dv ev duet u dtex F 记记有了()x F 与()x Φ的关系,就可以求出任何正态随机变量X 落在某个区间内的概率。
对于()2,~σμN X ,某两个数21,x x 满足21x x <,则有()()()()()121221x F x F X x P x X P x X x P -=≤-≤=≤<又因为X 是连续随机变量,因此有()()()()()12212121x F x F x X x P x X x P x X x P -=<<=<≤=≤≤例1 已知()4,5.1~N X ,求()4-<X P 和()2>X P 。
解 X 服从参数2,5.1==σμ的正态分布,故有()()()0030.09970.0175.2175.225.144=-=Φ-=-Φ=⎪⎭⎫⎝⎛--Φ=-<X P()()()()()()()()()4414.05981.09599.0225.075.1225.0175.125.12125.12212222=--=Φ-Φ-=Φ-+-Φ=⎪⎭⎫⎝⎛-Φ-+⎪⎭⎫ ⎝⎛--Φ=<-+-<=>+-<=>X P X P X P X P X P例2 已知()2,~σμN X ,求()σμk X P -<-,()3,2,1=k 。
解()()()()()()()()⎪⎩⎪⎨⎧==-Φ==-Φ==-Φ=-Φ=-Φ-Φ=⎪⎭⎫ ⎝⎛--Φ-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+Φ==+<<-=<-.3,9974.0132;2,9544.0122;1,6826.011212k k k k k k k k k X k P k X P σμσμσμσμσμσμσμ例3 已知()1,0~N X ,求随机变量2X Y =的概率密度函数。
解 因为()1,0~N X ,所以X 的密度函数()()()+∞∞-∈==-,,2122x ex x f x X πϕ,则Y的分布函数()()()y X P y Y P y F Y ≤=≤=2。
显然当0≤Y 时,()0=y F Y ,此时()()0='=y F y f Y Y 。
对于0>Y 的情况有()()()⎰⎰---==≤-=≤=yx yyx Y dx edx ey X y P y X P y F 0222222221ππ此时()()22122212122222y y yx Y Y ey yedx edy d y F y f ----=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛='=⎰πππ故随机变量Y 的概率密度函数为()⎪⎩⎪⎨⎧≤>=--0,00,21221y y e y y f y Y π注 称上述随机变量Y 服从自由度为1的2χ分布。
§4.2 正态分布的数字特征我们首先讨论一般正态分布()2,σμN 与标准正态分布()1,0N 数字特征间的关系。
由一般正态分布()2,~σμN X 的分布函数()x F 与标准正态分布的分布函数()x Φ的关系可知,如果随机变量()2,~σμN X ,则()1,0~N X Y σμ-=。
由期望与方差的线性性质知()()()()()().,2Y D Y D X D Y E Y E X E σμσμσμσ=+=+=+=,因此,要研究正态分布的数字特征,只需研究标准正态分布的数字特征就可以了。
1. 正态分布的数学期望 对于()1,0~N Y ,().021212122222222=-==⋅=+∞∞--∞+∞--∞+∞--⎰⎰x x x x ededx ex Y E πππ对于()2,~σμN X ,()().μμσ=+=Y E X E 2. 正态分布的方差对于()1,0~N Y ,()()()[]22Y E Y E Y D -=,已知()0=Y E ,().12210212121212122222222222222=⋅+=+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=⋅=⋅=⎰⎰⎰⎰∞+∞--∞+∞--∞+∞--∞+∞--∞+∞--πππππππdxexee d x dex dx ex YE x x x x x x所以()()()[]122=-=Y E Y E Y D 。
对于()2,~σμN X ,()()22σσ==Y D X D 。
综合上面的讨论知,正态分布()2,σμN 的期望值是μ,方差是2σ。
§4.3 正态分布的线性性质1. 单个正态随机变量线性函数的分布已知()2,~σμN X ,()0,≠∈b R b a ,记随机变量bX a Y +=,下面讨论Y 的性质。
因为()2,~σμN X b a Y =-, ()1,0~N X σμ-,故有 ()1,0~N b b a Y b aY σμσμ--=--由此可见()22,~σμb b a N Y +,既单个正态随机变量的线性函数仍然服从正态分布。
2. 两个正态随机变量和的分布已知两个独立的随机变量Y X ,满足()211,~σμN X ,()222,~σμN Y ,则Y X Z +=仍然服从正态分布。
由数字特征的线性性质可得()()()()()()222121,σσμμ+=+=+=+=Y D X D Z D Y E X E Z E因此有()222121,~σσμμ+++=N Y X Z 。
对于上述结论不予证明,其有更广泛的结论。
定理 设随机变量n X X X ,,,21 相互独立,都服从正态分布()n i N X i i i ,,2,1 ,,~2=σμ则它们的线性组合∑=ni i i X c 1也服从正态分布,且有⎪⎭⎫⎝⎛∑∑∑===ni i i n i i i ni i i c c N X c 12211,~σμ 其中n c c c ,,,21 为常数。