内容正文:
假期作业7 正态分布
1.连续型随机变量
现实中,有大量问题中的随机变量不是离散
型的,它们的取值往往充满某个区间甚至整
个实轴,但取一点的概率为 ,我们称这
类随机变量为连续型随机变量.
2.正态分布
(1)正态密度函数,刻画随机误差的函数f(x)=
,x∈R,其中μ∈R,σ>0为参数.
对任意的x∈R,f(x)>0,它的图象在x轴的
,
x轴和曲线之间的区域为面积 ,我们
称f(x)为正态密度函数.
(2)正态密度曲线:正态密度函数的图象为
,简称正态曲线.
(3)正态分布:①定义:若随机变量 X 的概率
密度函数为f(x),则称随机变量X 服从正
态分布;
②记作:X~N(μ,σ
2);
③特例:当μ=0,σ=1时,称随机变量 X
服从 .
3.正态曲线的特点
由X 的密度函数及图象可以发现,正态曲
线有以下特点:
(1)曲线是单峰的,它关于直线 对称.
(2)曲线在x=μ处达到峰值 .
(3)当|x|无限增大时,曲线无限接近x轴.
(4)曲线位于x轴上方,与x轴不相交;曲线与
x轴之间的区域的面积为 .
4.四个常用的概率值
假设 X~N(μ,σ
2),可以证明:对给定的
k∈N∗ ,P(μ-kσ≤X≤μ+kσ)是一个只与k
有关的定值.特别地,
P(μ-σ≤X≤μ+σ)≈0.6827,
P(μ-2σ≤X≤μ+2σ)≈0.9545,
P(μ-3σ≤X≤μ+3σ)≈0.9973.
上述结果可用下图表示.
1.工人制造的零件尺寸在正常情况下服从正态
分布N(μ,σ
2),在一次正常的试验中,取1000
个零件,不属于(μ-3σ,μ+3σ)这个尺寸范围
的零件个数可能为 ( )
A.7 B.10 C.3 D.6
2.已知随机变量X服从正态分布N(3,σ2),则P
(X≤3)= ( )
A.15 B.
1
4 C.
1
3 D.
1
2
3.甲、乙两类水果的质量
(单位:kg)分别服从正
态 分 布 N(μ1,σ
2
1),
N(μ2,σ
2
2),正态曲线如图所示,则下列说法
错误的是 ( )
A.甲类水果的平均质量为0.4kg
B.甲类水果的质量比乙类水果的质量更集
中于平均质量
C.甲类水果的平均质量比乙类水果的平均
质量小
D.乙类水果的质量服从的正态分布的参数
σ2=1.99
51
4.(2021新高考Ⅱ卷,6)某物理量的测量结
果服从正态分布 N(10,σ2),下列结论中不
正确的是 ( )
A.σ 越 小,该 物 理 量 在 一 次 测 量 中 在
(9.9,10.1)的概率越大
B.σ越小,该物理量在一次测量中大于10的概
率为0.5
C.σ越小,该物理量在一次测量中小于9.99
与大于10.01的概率相等
D.σ 越 小,该 物 理 量 在 一 次 测 量 中 落 在
(9.9,10.2)与落在(10,10.3)的概率相等
5.(多选)下列可以作为正态分布概率密度函数
的是(其中μ∈(-∞,+∞),σ>0) ( )
A.f(x)= 1
2πσ
e-
(x-μ)
2
2σ2
B.f(x)= 1
2π
e-
(x-σ)2
4
C.f(x)= 1
2 2π
e-
x2
4
D.f(x)=1
π
e-(x-μ)
2
6.(多 选)已 知 随 机 变 量 X 服 从 正 态 分 布
N(μ,σ
2),其正态曲线在(-∞,80)上是增
函数,在(80,+∞)上为减函数,且P(72<X
≤88)=0.6827,则 ( )
A.μ=80
B.σ=4
C.P(X>64)=0.97725
D.P(64<X≤72)=0.1359
7.(2022新高考Ⅱ,13)已知随机变量 X 服
从正态分布N(2,σ2),且P(2<X≤2.5)=
0.36,则P(X>2.5)= .
8.为了解高三复习备考情况,其校组织了一次阶
段考试.若高三全体考生的数学成绩近似服从
正态分布N(100,1752).已知成绩在1175分
以上(不含1175分)的学生有80人,则此次参
加考试的学生成绩低于825分的概率为
;如果成绩大于135分的为特别优秀,那
么本次数学考试成绩特别优秀的大约有
人.(若 X~N(μ,σ
2),则P(μ-σ≤X≤
μ+σ)≈068,P(μ-2σ≤X≤μ+2σ)≈096)
9.设X~N(1,4),试求:
(1)P(-1≤X≤3);
(2)P(-1≤X≤1);
(3)P(3≤X≤5);
(4)P(X>5).
10.第三届全民阅读大会于2024年4月23日
至25日在云南昆明举行,为保障全民阅读
权利,培养全民阅读习惯,提高全民阅读能
力,推动文明城市和文化强市建设某高校
为了解全校学生的阅读情况,随机调查了
200名学生的每周阅读时间x(单位:小时)
并绘制如图所示的频率分布直方图:
(1)求这200名学生每周阅读时间的样本
平均数x和样本方差s2(同一组的数据用
该组区间中点值代表);
(2)由直方图可以看出,目前该校学生每周
的阅读时间x 大致服从正态分布 N (μ,
σ2),其中μ近似为样本平均数x,σ
2 近似
为样本方差s2.
61
①一般正态分布 N(μ,σ)的概率都可以转
化为标准正态分布 N(0,1)的概率进行计
算:若X~N(μ,σ
2),令Y=X-μσ
,则Y~
N(0,1),且P(X≤a)=PY≤a-μσ
æ
è
ç
ö
ø
÷ 利用
直方图得到的正态分布,求P(X≤10);
②从该高校的学生中随机抽取20名,记Z
表示这20名学生中每周阅读时间超过10
小时的人数,求Z的均值.
参考数据:178≈403
,若Y~N(0,1),则
P(Y≤0.75)=0.7734.
1.坐式高拉训练器可以锻炼背阔肌,斜方肌下
束.小明是一个健身爱好者,他发现健身房内
的坐式高拉训练器锻炼人群的配重X(单位:
kg)符合正态分布N(27.5,4),下列说法正确
的是 ( )
参考数据:P(μ-σ<X≤μ+σ)=0.6827,
P(μ-2σ<X≤μ+2σ)=0.9545,
P(μ-3σ<X≤μ+3σ)=0.9973
A.配重的平均数为4kg
B.P(23.5<X≤29.5)=0.8186
C.σ=2
D.1000个使用该器材的人中,配重超过
33.5kg的有135人
2.小明所在的公司上午9∶00上班,小明上班
通常选择自驾、公交或地铁这三种方式.若
小明选择自驾,则从家里到达公司所用的时
间(单位:分钟)服从正态分布 N1(38,25);
若小明选择地铁,则从家里到达公司所用的
时间(单位:分钟)服从正态分布 N2(45,9);
若小明选择公交,则从家里到达公司所用的
时间(单位:分钟)服从正态分布 N3(36,
16).若小明上午8∶12从家里出发,则选择
上班迟到的可能性最小.(填“自
驾”“公交”或“地铁”)
参考数据:若X~N(μ,σ
2),则P(μ-σ≤X
≤μ+σ)≈68.3%,P(μ-2σ≤X≤μ+2σ)≈
95.4%,P(μ-3σ≤X≤μ+3σ)≈99.7%.
一老头骑三轮蹭了路
边停的一辆路虎,正愁眉
苦脸时,这时走过来一个
路人,
路人问:赔得起么?
老头:赔不起!
路人说:赔不起还不跑,等人家来找你啊!
老头欲言又止,最终还是一步三回头的
走了!
这时这名路人拿出钥匙开着路虎走了!
人一生当中,最大的炫耀,不是你的财富,
也不是你的精明,更不是你的手段;
而是一种简单的理解和体谅!
没有一颗善良的心! 拜再多的佛也没有
用
71
X 0 1 2 3
P 528
15
28
15
56
1
56
其期望为E(X)=0× 528+1×
15
28+2×
15
56+3×
1
56=
63
56
=98.
新题快递
1.A [根据题意,在报名足球或乒乓球俱乐部的70人中,设
某人报足球俱乐部为事件A,报乒乓球俱乐部为事件B,则
P(A)=5070=
5
7
,由于有50人报名足球俱乐部,60人报名乒
乓球俱乐部,则同时报名两个俱乐部的由50+60-70=40
人,则P(AB)=4070=
4
7
,则P(B|A)=P
(AB)
P(A)=
4
7
5
7
=0.8.]
2.ABD 对于 AB,由相互独立的积事件的概率乘法公式可知
AB正确:对于 C,三次传输译码为1,则可能是三次全部译
为1,或者有两次译为1,则概率为 C23β(1-β)
2+(1-β)
3,故
C错误;对于 D,可以采用特值法或者作差法计算.三次传输
方案译为0的概率为C23α(1-α)2+(1-α)3,单次传输译为0
的概率为1-α,而 C23α(1-α)2+(1-α)3-(1-α)=(1-α)α
(1-2α)>0,所以 D正确.
假期作业7
思维整合室
1.0 2.(1) 1
σ 2π
e-
(x-μ)
2
2σ2 上方 1 (2)正态密度曲线
(3)标准正态分布 3.(1)x=μ (2)
1
σ 2π
(4)1
技能提升台
1.C [因为P(μ-3σ≤ξ≤μ+3σ)≈0.9973,所以不属于区间
(μ-3σ,μ-3σ)内 的 零 件 个 数 约 为 1000×(1-0.9973)
≈3.]
2.D [X 服从正态分布N(3,σ2),则正态曲线关于直线x=3
对称,所以P(X≤3)=12.
]
3.D [由题图可知甲曲线关于直线x=0.4对称,乙曲线关于
直线x=0.8对称,∴μ1=0.4,μ2=0.8,故 A,C正确;∵甲曲
线比乙曲线更“高瘦”,∴甲类水果的质量比乙类水果的质量更
集中于平均质量,故B正确;∵乙曲线的峰值为1.99,即 1
σ2 2π
=1.99,∴σ2≠1.99,故D错误.]
4.D [考查对正态分布概念和性质的理解,属于简单题.因为
μ=10,该物理量在一次测量中落在(9.9,10.2)上的概率大
于落在(10,10.3)上的概率,故 D不正确.]
5.ACD [对于 A,f(x)= 1
2πσ
e-
(x-μ)
2
2σ2 ,由于μ∈(-∞,+∞),
所以-μ∈(-∞,+∞),故它可以作为正态分布概率密度函
数;对于B,若σ=1,
则应为f(x)= 1
2πσ
e-
(x-μ)
2
2σ2 ,若σ= 2,则 应 为f(x)=
1
2π 2
e-
(x-μ)
2
4 ,均与所给函数不相符,故它不 能 作 为 正
态分布概率密度函数;对于 C,它是当σ= 2,μ=0时的正态
分布概率密度函数;对于 D,它是当σ= 22
时的正态分布概
率密度函数.]
6.ACD [因为正态曲线在(-∞,80)上是增函数,在(80,+∞)上
为减函数,所以正态曲线关于直线x=80对称,所以μ=80;
因为 P(72<X≤88)=0.6827结 合 P(μ-σ<X≤μ+σ)
≈0.6827,
可知σ=8;
因为P(μ-2σ<X≤μ+2σ)≈0.9545,
且P(X<64)=P(X>96),
所以P(X<64)≈12×
(1-0.9545)=12×0.0455
=0.02275,所以P(X>64)=0.97725;
因为P(X≤72)=12
(1-P(72<X≤88))
=12×
(1-0.6827)=0.15865,
所以P(64<X≤72)=P(X>64)-P(X>72)
=0.97725-(1-0.15865)=0.1359.]
7.解析:由 题 意 可 知,P(X>2)=0.5,故 P(X> 2.5)
=P(X>2)-P(2<X≤2.5)=0.5-0.36=0.14.
答案:0.14
8.解析:因为数学成绩X 服从正态分布 N(100,1752),则P(100
-175≤X≤100+175)=P(825≤X≤1175)≈068,所以此
次参加考试的 学 生 成 绩 低 于825分 的 概 率P(X<825)=
1-P(82.5≤X≤117.5)
2 ≈
1-0.68
2 =016.
又P(100-175×2≤X≤100+175×2)=P(65≤X≤
135)≈096,所以数学成绩特别优秀的概率 P(X>135)=
1-P(65≤X≤135)
2 ≈
1-0.96
2 =002.
又P(X<825)=P(X>1175)=016,则本次考试数学成
绩特别优秀的人数大约是 80
0.16×002=10.
答案:016 10
9.解析:易知X~N(1,22),∴μ=1,σ=2.
(1)P(-1≤X≤3)=P(1-2≤X≤1+2)
=P(μ-σ≤X≤μ+σ)≈0.6827.
(2)∵该正态曲线关于直线x=1对称,结合图象(图略)可知
P(-1≤X≤1)=12P
(-1≤X≤3)≈12×0.6827
=0.34135.
(3)P(3≤X≤5)=P(-3≤X≤-1),
∴P(3≤X≤5)=12
[P(-3≤X≤5)-P(-1≤X≤3)]=12
[P(1
-4≤X≤1+4)-P(1-2≤X≤1+2)]=12
[P(μ-2σ≤X
≤μ+2σ)-P(μ-σ≤X≤μ+σ)]≈
1
2×
(0.9545-0.6827)
=0.1359.
(4)∵P(X>5)=P(X<-3),∴P(X>5)
=12
[1-P(-3≤X≤5)]=12
[1-P(1-4≤X≤1+4)]
=12
[1-P(μ-2σ≤X≤μ+2σ)]≈
1
2×
(1-0.9545)
=0.02275.
10.解:(1)根据频率分布直方图知,阅读时间在区间[5.5,6.5),
[6.5,7.5),[7.5,8.5),[8.5,9.5),[9.5,10.5),[10.5,11.5),
[11.5,12.5]内的频率分别 为 0.03,0.1,0.2,0.35,0.19,
0.09,0.04,
44
x=6×0.03+7×0.1+8×0.2+9×0.35+10×0.19+11
×0.09+12×0.04=9,
s2=(6-9)2×0.03+(7-9)2×0.1+(8-9)2×0.2+(9-
9)2×0.35+(10-9)2×0.19+(11-9)2×0.09+(12-
9)2×0.04=1.78,
所以样本平均数x和样本方差s2 分别为9,178.
(2)①由题意知μ=9,σ
2=1.78,
则有X~N(9,1.78),
σ= 1.78= 17810 ≈
4
3
,
P(X≤10)=P(Y≤10-94
3
)=P(Y≤0.75)
=0.7734,
②由①知P(X>10)=1-P(X≤10)=0.2266,
可得Z~B(20,0.2266),
所以Z的均值E(Z)=20×0.2266=4.532.
新题快递
1.BC [对 于 A 项,由 配 重 X(单 位:kg)符 合 正 态 分 布
N(27.5,4)可 知,配 重 的 平 均 数为27.5kg,故 A 项错误;
对于B项,由配重X(单位:kg)符合正态分布 N(27.5,4)可
知μ=27.5,σ=2,故P(23.5<X≤29.5)=P(μ-2σ<X≤μ
+σ)=P(μ-2σ<X≤μ-2σ)-
1
2
{P(μ-2σ<X≤μ+2σ)-
P(μ-σ<X≤μ+σ)}
=0.9545-12
(0.9545-0.6827)=0.8186.故 B项正确;对
于 C项,显然正确;对于 D项,因P(X>33.5)=P(X>μ+
3σ)= 12
[1-P(μ-3σ<X<μ+3σ)]=
1
2
(1-0.9973)=
0.00135.故1000个使用该器材的人中,配重超过33.5kg
的约有1000×0.00135=1.35≈2人,故 D项错误.]
2.解析:由题意可知从家里到达公司所用的时间不超过48分
钟,小明就不会迟到;
若选择自驾,则P(X>48)=P(X>μ+2σ)≈
1-95.4%
2
;
若选择地铁,则P(X>48)=P(X>μ+σ)≈
1-68.3%
2
;
若选择公交,则P(X>48)=P(X>μ+3σ)≈
1-99.7%
2
,
而1-68.3%
2 >
1-95.4%
2 >
1-99.7%
2
,故选择公交上班迟
到的可能性最小.
答案:公交
假期作业8
思维整合室
1.(3)一条直线
2.(2)正 负 [-1,1] 强 弱
3.(1)
∑
n
i=1
xiyi-nxy
∑
n
i=1
x2i-nx2
(2)大 小
技能提升台
1.BD [在 A中,正方形的边长与面积之间的关系是函数关
系;在B中,农作物的产量与施肥量之间不具有严格的函数
关系,但具有相关关系;C为确定的函数关系;在 D 中,降雪
量与交通事故的发生率之间具有相关关系.]
2.B [独立性检验会犯随机性错误,犯错误的概率不会超过
小概率值.]
3.A [由题图知气压随海拔高度的增加而减小,由图知沸点
随气压的升高而升高,所以沸点与气压正相关,沸点与海拔
高度负相关,由图易得两个散点图中的点都落在一条直线附
近,所以沸点与海拔高度、沸点与气压都线性相关,故 B,C,
D正确,A错误.]
4.B [由r=-0.9962可知,x与y 负相关,并且具有较强的
线性相关关系.]
5.C [依据小概率值α=0.01的独立性检验,若x2>6.635,
我们有99%的把握认为吸烟与患肺癌有关,而不是在100
个吸烟的人中必有99个人患肺癌,故 A 不正确.99%是指
吸烟与患肺癌有关的概率,而不是吸烟的人有99%的可能
患有肺癌,故B不正确.C显然正确,D不正确.]
6.BCD [相关系数的取值范围是|r|≤1,故 A 错误;直线ŷ=
b̂x+̂a必过样本中心点即点(x,y),故 B正确;直线ŷ=̂bx+
â是采用最小二乘法求解出的直线方程,接近真实关系,故
C正确;相关系数r的绝对值越接近于1,表示相关程度越
强,越接近于0,表示相关程度越弱,故 D正确.]
7.解析:因为χ
2≈9.616>6.635,所以有99%以上的把握认为
“生育意愿与城市级别有关”.
答案:生育意愿与城市级别有关
8.解析:由样本数据点集{(xi,yi)|i=1,2,,n}求得的经验
回归方程为ŷ=-x+2,且y=4,
所以x=-2,
故数据的样本中心点为(-2,4),
去掉(-1.7,2.9),(-2.3,5.1),
重新求得的经验回归直线的斜率估计值为-1.5,
经验回归方程设为ŷ=-1.5x+̂a,代入(-2,4),求得â=1,
所以经验回归直线â的方程为y=-1.5x+1,将x=-4代
入经验回归方程,求得y的估计值为-1.5×(-4)+1=7.
答案:7
9.解:(1)由已知得样本平均数y=120∑
20
i=1
yi=60,从而该地区这
种野生动物数量的估计值为60×200=12000.
(2)样本(xi,yi)(i=1,2,,20)的相关系数
r=
∑
20
i=1
(xi-x)(yi-y)
∑
20
i=1
(xi-x)2 ∑
20
i=1
(yi-y)2
= 800
80×9000
=2 23 ≈0.94.
(3)分层抽样:根据植物覆盖面积的大小对地块分层,再对
200个地块进行分层抽样.
理由如下:由(2)知各样区的这种野生动物数量与植物覆盖
面积有很强的正相关性.由于各地块间植物覆盖面积差异很
大,从而各地块间这种野生动物数量差异也很大,采用分层
抽样的方法较好地保持了样本结构与总体结构的一致性,提
高了样本的代表性,从而可以获得该地区这种野生动物数量
更准确的估计.
10.解:(1)试验组样本平均数为 120
(7.8+9.2+11.4+12.4+
13.2+15.5+16.5+18.0+18.8+19.2+19.8+20.2+
21.6+22.8+23.6+23.9+25.1+28.2+32.3+36.5)=39620
=19.8.
(2)(ⅰ)依题意,可知这40只小鼠体重的中位数是将两组
数据合在一起,从小到大排列后,第20位与第21位数据的
平均数,
由原数 据 可 得 第 11 位 数 据 为 18.8,后 续 依 次 为 19.2,
19.8,20.2,20.2,21.3,21.6,22.5,22.8,23.2,23.6,,
故第20位为23.2,第21位数据为23.6,
54