内容正文:
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4.2.5 正态分布
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1.了解二项分布与正态曲线的关系,掌握正态曲线的定义、性质;重点培养直观想象、数学抽象核心素养.
2.掌握正态分布,标准正态分布的意义,理解“3σ”原理,并能解决一些相关的实际问题;重点提升数学运算、数学建模核心素养.
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二项分布与正态曲线
1.已知X服从参数为100,0.5的二项分布,你能手工计算出P(X=50)的值吗?
提示:数值很大,几乎不可能.
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2.函数f(x)=eq \f(1,σ\r(2π))e-eq \f(x-μ2,2σ2),(其中x∈R,μ,σ为常数且σ>0)的图像如图所示.你能确定函数f(x)的解析式吗?
提示:f(x)的图像关于x=72对称且f(x)max=eq \f(1,10\r(2π))
∴μ=72,σ=10,即f(x)=eq \f(1,10\r(2π))e-eq \f(x-722,200),x∈R.
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均值
标准差
1.正态曲线
函数φ(x)=eq \f(1,σ\r(2π))e-eq \f(x-μ2,2σ2).φ(x)的解析式中含有μ和σ两个参数,其中:μ=__________,即X的__________;σ=eq \r(DX),即X的__________.一般地,φ(x)对应的__________称为正态曲线(也因形状之故而被称为“钟形曲线”,φ(x)也常常记为φμ,σ(x)).
E(X)
图像
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对称轴
图形面积为1
越大
越弱
胖
越小
越强
瘦
2.正态曲线的性质
(1)正态曲线关于__________对称(即μ决定正态曲线__________的位置),具有中间高,两边低的特点;
(2)正态曲线与x轴所围成的______________________;
(3)σ决定正态曲线的“胖瘦”:σ越大,说明标准差__________,数据的集中程度__________,所以曲线越“__________”;σ越小,说明标准差__________,数据的集中程度__________,所以曲线越“__________”.
x=μ
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正态分布、标准正态分布
1.在频率分布直方图中,每个小矩形的面积表示什么?
提示:频率.
2.频率分布折线图得到密度曲线,在密度曲线中怎样表示频率?
提示:密度曲线和X轴之间的面积表示频率.
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围成的面积
概率密度函数
均值
标准差
方差
1.正态分布
一般地,如果随机变量X落在区间[a,b]内的概率,总是等于φμ,σ(x)对应的正态曲线与x轴在区间[a,b]内__________________,则称X服从参数为μ与σ的正态分布,记作________________,此时φμ,σ(x)称为X的______________,此时μ是X的__________,而σ是X的__________,σ2是X的__________.
X~N(μ,σ2)
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2.正态分布在四个特殊区间内取值的概率
若X~N(μ,σ2)则
(1)P(X≤μ)=P(X≥μ)=__________;
(2)P(|X-μ|≤σ)=P(μ-σ≤X≤μ+σ)≈__________;
(3)P(|X-μ|≤2σ)=P(μ-2σ≤X≤μ+2σ)≈__________;
(4)P(|X-μ|≤3σ)=P(μ-3σ≤X≤μ+3σ)≈__________.
50%
68.3%
95.4%
99.7%
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3.“3σ原则”
X约有__________的可能会落在距均值3个标准差的范围之内,也就是说只有约__________的可能落入这一范围之外(这样的事件可看成小概率事件),这一结论通常称为正态分布的“3σ原则”.
99.7%
0.3%
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4.标准正态分布
(1) _________________________的正态分布称为标准正态分布,其在正态分布中扮演着核心角色,这是因为如果Y~N(μ,σ2),那么令X= ,则可以证明X~N(0,1),即任意正态分布通过交换都可以化为标准正态分布.
(2)①如果X~N(0,1),那么对任意a,通常记Φ(a)=__________,也就是说Φ(a)表示N(0,1)对应的正态曲线与x轴在区间(-∞,a)内所围成的面积,如图:
μ=0且σ=1
P(X<a)