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第四节 常见离散型随机变量的分布
一、两点分布 二、二项分布
三、泊松分布 ห้องสมุดไป่ตู้、几何分布
一、两点分布
在一次伯努利试验中,若成功率为p , 成功的次数X的分布为
P( X k) pk (1 p)1k , (k 0,1)
则称X 服从参数为p的两点分布, 或参数为p的0-1分布.
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.
近数十年来,泊松分布日益显示 其重要性,成为概率论中最重要的几个分布 之一.
在实际中,许多随机现象服从或近似服 从泊松分布.
泊松定理:
在n重伯努利试验中,事件A在一次试验中发生 的概率为pn (与试验次数n有关), 则成功次数X服从 二项分布,当
lim
n
npn
0,
则对于任何非负整数k,有
lim P{ X
所以, PX 4 2 4 e2 2 e2 0.09022
4!
3
例5 一家商店采用科学管理,由该商店过去的销售
记录知道,某种商品每月的销售数可以用参数λ=4
的泊松分布来描述,为了以95%以上的把握保证不 脱销,问商店在月底至少应进某种商品多少件?
解: 设该商品每月的销售数为X, 已知X服从参数λ=4的泊松分布. 设商店在月底应进某种商品m件,
例4、设随机变量 X 服从参数为λ的泊松分布,且已知
PX 1 PX 2 ,试求 PX 4.
解:随机变量 X 的分布律为
PX k k e k 0, 1, 2,
k!
由已知 PX 1 PX 2
1 e 2 e
1!
2!
由此得方程 2 2 0
得 解 2. 另一个解 0不合题意,舍去
EX E( X1 X 2 X n ) EX1 EX 2 EX n np DX D( X1 X 2 X n ) DX1 DX 2 DX n np(1 p) npq 注:利用方差和的性质时要注意相互独立的条件。
例2 设X表示 10次独立重复射击命中目标的次 数,每次射中目标的概率为0.4, 则X2的数学期 望E(X2)=( 18.4 )
X对应的实验次数为n=4, 所以, X~B(4,0.8)
类似,Y~B(4,0.2)
二项分布的期望与方差 X ~ b(n, p)
1 如第i 次试验成功 X i 0 如第i 次试验失败
i 1,2,, n.
则 X X1 X2 Xn
且X
1
,
X
2
,,
X
相互独立
n
Xi ~ (0 1)分布 EX i p, DX i p(1 p)
例3 有一繁忙的汽车站,每天有大量汽车通过,设 每辆汽车在一天的某段时间内,出事故的概率为 0.0001,在每天的该段时间内有1000 辆汽车通过, 问出事故的次数不小于2的概率是多少?
解 设 1000 辆车通过, 出事故的次数为 X , 则
X ~ b(1000, 0.0001),
故所求概率为 P{ X 2} 1 P{ X 0} P{ X 1}
求满足 P(X≤m)>0.95 的最小的m .
销售数
进货数
求满足 P(X≤m)>0.95 的最小的m.
也即
m i e 0.95
i0 i!
查泊松分布表得
7 i e 0.948847
i0 i!
于是得 m=8(件).
8 i e 0.978637
i0 i!
泊松分布的期望与方差 X ~ P()
E(X )
1
0.99991000
C1 1000
0.0001 0.9999999
二项分布 np ( n )泊松分布
三、泊松分布
设随机变量所有可能取的值为 0, 1, 2,,而取各个 值的概率为
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 ~ P().
P(X=1) =0.0768 P(X=3) =0.3456 P(X=5) =0.07776
若A和A 是n重伯努利实验的两个对立结果,“成功”
可以指二者中任意一个, p 是“成功”的概率.
例如: 一批产品的合格率为0.8,有放回地抽取 4次, 每次一件, 取得合格品件数X, 以及取得不合 格品件数Y均服从分布为二项分布. “成功”即取得合格品的概率为p=0.8,
n
k}
lim
n
Cnk
pnk (1
pn )nk
k e
k!
泊松定理的应用
由 Poisson 定理,可知
若随机变量X~b(n,p)
则当n比较大,p比较小时,
令:
np
则有
PX k Cnk pk 1 p nk
k e
k!
P(X
k)
C
k n
pk (1
p)nk
k 0,1, 2, ..., n
称X所服从的分布为二项分布. 记为 X~B(n,p)或X~b(n,p).
二项分布X的分布列表(q=1-p)
X0
1
k
n
P qn Cn1 pqn1
Cnk pk qnk
pn
说明:若X ~ B(n, p),则
二项分布 n 1 两点分布
两点分布的期望与方差
设X服从参数为p的0-1分布,则有
E(X ) p
E(X 2) p
X
0
1
pk 1 p
p
D( X ) E( X 2 ) [E( X )]2 p p2 p(1 p)
二、二项分布
若在一次伯努利实验中成功(事件A发生)的概率 为p(0<p<1),独立重复进行n次, 这n次中实验成功的 次数(事件A发生的次数)X的分布列为:
D(X )
E(X 2 )
k 2P{X
k}
[k(k
k
1) k]
e
k 0
k 0
k!
2e
k 2
E(X )
k2 (k 2)!
2ee 2
D( X ) E( X 2 ) [E( X )]2 2 2
二项分布与泊松分布的关系
历史上,泊松分布是作为二项分布的近似, 于1837年由法国数学家泊松引入的 .
例1 某射手在相同条件下独立地进行5次射击,每次击 中目标的概率是0.6,求击中目标次数X的概率分布.
解: X ~ B(n, p) n=5, p=0.6
P( X k) C5k 0.6k (1 0.6)5k k 0,1, 2, 3, 4, 5
P(X=0) =0.01024 P(X=2) =0.2304 P(X=4) =0.2592