内容正文:
§7.5 正态分布
目录
题型1:正态曲线的特征 3
题型2:正态分布的概率计算 7
题型3:正态分布的应用问题 15
1.
正态曲线
(1) 定义
我们把函数,(其中,为参数)称为正态密度函数,称它的图像为正态密度曲线,简称正态曲线.
(2) 正态曲线的性质
①当无限增大时,曲线无限接近轴;
②曲线是单峰的,它关于直线对称;
③曲线在处达到峰值;
④曲线与轴之间的区域的面积为1;
⑤当一定时,曲线的位置由确定,曲线随着的变化而沿轴平移,如图甲所示;
⑥当一定时,曲线的形状由确定.越大,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散;越小,曲线越“高瘦”,表示总体的分布越集中,如图乙所示.
2. 正态分布
若随机变量的概率密度函数为,则称随机变量服从正态分布,记为.特别地,当时,称随机变量服从标准正态分布,其图像称为标准正态曲线.
提醒 (1)参数是反映随机变量取值的平均水平的特征数,可以用样本均值去估计.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)随机变量落在区间的概率为,即由正态曲线,过点和点的两条轴的垂线,及轴所围成的平面图形的面积,就是落在区间的概率的近似值.
3.
原则
在实际应用中,通常认为服从于正态分布的随机变量只取中的值,这在统计学中称为原则.
①;
②;
③.
提醒 尽管正态变量的取值范围是,但在一次试验中,的取值几乎总是落在区间内,而在此区间以外取值的概率大约只有0.0027,通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生,即为小概率事件.
题型1:正态曲线的特征
方法提炼
【例1.1.】
为了迎接春节的到来,某大型商场准备了质量为2kg的甲、乙两类水果礼盒.甲、乙两类水果礼盒与标识质量的差(单位:kg),分别服从正态分布,,其相应的分布密度曲线如图所示,则下列说法正确的是( )(正态曲线的函数解析式为,)
A.甲类水果质量差的平均值
B.乙类水果的质量差比甲类水果的质量差更集中于均值左右
C.甲类水果的平均质量差比乙类水果的平均质量差大
D.乙类水果的质量差服从的正态分布的参数
【答案】A
【难度】0.94
【知识点】正态曲线的性质
【分析】通过观察正态曲线的对称轴和形状,结合正态曲线的函数解析式来判断各选项的正误.
【详解】由题图可知甲图象关于直线对称,乙图象关于直线对称,所以,,,故A正确,C错误;
因为甲图象比乙图象更“高瘦”,所以甲类水果的质量差比乙类水果的质量差更集中于均值左右,故B错误;
因为乙图象的最高点为,即,所以,故D错误.
故选:A.
【例1.2.】
某物理量的测量结果服从正态分布,下列结论中不正确的是( )
A.越小,该物理量在一次测量中在的概率越大
B.越小,该物理量在一次测量中大于10的概率为0.5
C.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.越小,该物理量在一次测量中落在与落在的概率相等
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】正态曲线的性质
【分析】越小,正态密度曲线越“高瘦”,可知选项A正确;根据正态密度曲线的对称性,可判断BCD正误.
【详解】对于选项A:因为为数据的方差,所以越小,数据在均值附近越集中,
所以测量结果落在内的概率越大,故A正确;
对于选项B:由正态分布密度曲线的对称性可知该物理量一次测量大于10的概率为0.5,故B正确;
对于选项C:由正态分布密度曲线的对称性可知该物理量一次测量结果大于10.01的概率与小于9.99的概率相等,故C正确;
对于选项D:因为,
,
若越小,数据在均值附近越集中,则,
即,
所以该物理量在一次测量中落在与落在的概率不相等,故D错误.
故选:D.
【例1.3.】
(多选)正态分布的正态密度曲线如图所示,则下列选项中,可以表示图中阴影部分面积的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【难度】0.85
【知识点】指定区间的概率、正态曲线的性质
【分析】由正态密度曲线的对称性逐一分析四个选项即可得答案.
【详解】由正态分布的正态密度曲线关于直线对称,
对A:由对称性可得图中阴影部分可表示为,故选项A正确;
对B:由对称性可得,所以图中阴影部分可表示为,故选项B正确;
对C:由对称性可得,所以图中阴影部分可表示为,故选项C正确;
对D:由对称性可得,故选项D错误.
故选:ABC.
【例1.4.】
设随机变量,随机变量,与之间的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】正态曲线的性质、概率分布曲线的认识
【分析】根据正态分布曲线的性质判断大小关系即可.
【详解】由、分布曲线关于轴对称,
则,
∵越大,正态分布曲线越扁平,
∴.
故选:C
【例1.5.】
已知随机变量,均服从正态分布,其中,且,设函数,则的图象大致为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】函数图像的识别、正态曲线的性质、指定区间的概率
【分析】求出,判断函数的对称性,可排除AC;求的值,可排除D.即可得到正确答案.
【详解】,
因为,所以,
即,
=,
因为,所以根据对称性可知,
所以函数的图象关于对称,故排除AC;
当时,,所以排除D.
故选:B
题型2:正态分布的概率计算
方法提炼
正态分布下两类常见的概率计算
(1)
利用正态分布密度曲线的对称性研究相关概率问题,常用,,等结论.
(2)
利用原则求概率问题时,要注意把给出的区间或范围与正态变量的进行对比联系,使分布区间转化为特殊区间,从而求出所求概率.
【例2.1.】
已知随机变量服从正态分布,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】正态曲线的性质、指定区间的概率
【分析】由正态分布的对称性,即可得出结论.
【详解】由题意,
随机变量服从正态分布,,
∵,由正态分布的对称性可得:
,
故.
故选:A.
【例2.2.】
已知随机变量X服从正态分布,若,且,则 .
【答案】0
【难度】0.94
【知识点】根据正态曲线的对称性求参数
【分析】依据正态分布的对称性得a,关于对称即可求解.
【详解】由题意知随机变量X服从正态分布,,
如图所示,结合,得,
可知a,关于对称,
所以,解得.
故答案为:
【例2.3.】
设随机变量,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】根据正态曲线的对称性求参数、指定区间的概率、正态曲线的性质
【分析】由题知,,进而根据正态分布的对称性求解即可.
【详解】解:因为随机变量,
所以,
因为,
所以,
所以,根据正态分布的对称性,.
故选:A
【例2.4.】
设,且,则( )
A.0.3 B.0.35 C.0.4 D.0.45
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】正态曲线的性质、指定区间的概率
【分析】应用正态分布的对称性有,,即可求概率.
【详解】由对称性质知,且,
又,
所以.
故选:A
【例2.5.】
已知随机变量服从正态分布,若,则( )
A.0.1 B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】正态曲线的性质、指定区间的概率
【分析】由条件结合正态密度曲线的对称性可得,结合条件可求.
【详解】因为随机变量服从正态分布,
所以随机变量的均值,
所以随机变量的密度曲线关于对称,
所以,
又,
所以,
因为,
所以,
【例2.6.】
某农业科学院培育脐橙新品种,新培育的脐橙单果质量(单位:g)近似服从正态分布,现有该新品种脐橙10000个,估计单果质量不低于150g的脐橙个数为( )
附:若,则,,.
A.8413 B.9772 C.9974 D.9987
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】指定区间的概率、正态分布的实际应用
【分析】由条件求出和值,依据正态分布的对称性可得质量不低于150g的概率,即可得解.
【详解】由可知,,,
则,
故单果质量不低于150g的脐橙个数约为10000×0.9987=9987.
故选:D
【例2.7.】
某市统计高中生身体素质的状况,规定身体素质指标值不小于60就认为身体素质合格.现从全市随机抽取 100名高中生的身体素质指标值, 经计算,.若该市高中生的身体素质指标值服从正态分布,则估计该市高中生身体素质的合格率为 .(用百分数作答,精确到0.1%)
参考数据:若随机变量X服从正态分布,则,,.
【答案】
【难度】0.65
【知识点】特殊区间的概率、计算几个数据的极差、方差、标准差、计算几个数的平均数
【分析】计算样本的平均数和方差,由此估计,再结合参考数据求.
【详解】因为100个数据,,,…,的平均值,
方差,
所以的估计值为,的估计值为.
设该市高中生的身体素质指标值为X,
由, 得,
所以.
故答案为:.
【例2.8.】
已知某校有2400名同学参加某次模拟考试,其中数学考试成绩近似服从正态分布,则下列说法正确的有( )(参考数据:①;②;③
A.这次考试成绩超过100分的约有1000人
B.这次考试分数低于70分的约有40人
C.
D.从中任取4名同学,至少有2人的分数超过100分的概率为
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】指定区间的概率、独立重复试验的概率问题
【分析】由正态分布的性质即可得到A、B、C选项,用二项分布能够解决D.
【详解】由公式得到,所以超过100分的占,所以有人,所以A错;
低于分的概率为,所以大约有人,故B错;
,故C错;
分数超过100分的概率为,至少有2人的分数超过100分的概率为,符合题意,故D对.
故选:D.
【例2.9.】
(多选)李明上学有时坐公交车,有时骑自行车,他各记录了50次坐公交车和骑自行车所花的时间,经数据分析得到:坐公交车平均用时30min,样本方差为36;骑自行车平均用时,样本方差为4.假设坐公交车用时(单位:min)和骑自行车用时(单位:min)都服从正态分布,正态分布中的参数用样本均值估计,参数用样本标准差估计,则( )
A. B.
C. D.若某天只有可用,李明应选择坐公交车
【答案】AD
【难度】0.65
【知识点】正态曲线的性质、正态分布的实际应用
【分析】利用正态分布曲线的意义以及对称性,对四个选项逐一分析判断即可.
【详解】依题意随机变量的均值为,方差为,即,,,
随机变量的均值为,方差为,则,,;
所以,故A正确;
,,
因为,
所以,故B错误;
,故C错误;
因为,
,
又,,
又与的密度曲线大致如下,所以,
所以,所以李明应选择公交车,故D正确.
故选:AD.
【例2.10.】
已知,则,,.今有一批数量庞大的零件.假设这批零件的某项质量指标(单位:毫米)服从正态分布,现从中随机抽取个,这个零件中恰有个的质量指标位于区间.,试以使得最大的值作为的估计值,则为( )
A.50 B.55 C.59 D.64
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】指定区间的概率、正态曲线的性质、服从二项分布的随机变量概率最大问题
【分析】由已知可推得,,根据已知以及正态分布的对称性,可求得.则,,设,求出函数的最大整数值,即可得出答案.
【详解】由已知可得,.
又,
所以,则,
设,
则,
所以,所以.
,
所以,所以.
所以以使得最大的值作为的估计值,则为.
故选:C.
题型3:正态分布的应用问题
【例3.1.】
某公司建有1000个销售群,在某产品的销售旺季,所有群销售件数X服从正态分布,其中,公司把销售件数不小于596的群称为“A级群”,销售件数在内的群为“B级群”,销售件数小于266的群为“C级群”.
(1)若,求a的取值范围;
(2)该公司决定对每个“A级群”奖励1000元,每个“B级群”奖励500元,每个“C级群”奖励200元,那么公司大约需要准备多少奖金?(群的个数按四舍五入取整数)
附:若,,则,,.
【答案】(1)
(2)464100
【难度】0.65
【知识点】根据正态曲线的对称性求参数、正态分布的实际应用、3δ原则
【分析】(1)根据正态分布的对称性,分和两种情况求解可得;
(2)根据原则求出和,然后求出各级群个数,即可求出所需奖金.
【详解】(1)由正态分布的对称性可知,若,
当,即时,因为,
所以有,得;
当,即时,要使,
则有,解得(舍去).
综上,a的取值范围为.
(2)因为
所以,
,
所以A级群有个,B级群有个,
C级群有个,
所以,公司大约需要准备奖金元.
【例3.2.】 某高中拟组织学生到某航天基地开展天宫模拟飞行器体验活动,该项活动对学生身体体能指标和航天知识素养有明确要求.学校所有3000名学生参加了遴选活动,遴选活动分以下两个环节,当两个环节均测试合格可以参加体验活动.
第一环节:对学生身体体能指标进行测试,当测试值时体能指标合格;
第二环节:对身体体能指标符合要求的学生进行航天知识素养测试,测试方案为对A,B两类试题依次作答,均测试合格才能符合遴选要求.每类试题均在题库中随机产生,有两次测试机会,在任一类试题测试中,若第一次测试合格,不再进行第二次测试.若第一次测试不合格,则进行第二次测试,若第二次测试合格,则该类试题测试合格,若第二次测试不合格,则该类试题测试不合格,测试结束.
经过统计,该校学生身体体能指标服从正态分布.
参考数值:,,.
(1)请估计该高中遴选学生符合身体体能指标的人数(结果取整数);
(2)学生小华通过身体体能指标遴选,进入航天知识素养测试,作答A类试题,每次测试合格的概率为,作答B类试题,每次测试合格的概率为,且每次测试相互独立.
①在解答A类试题第一次测试合格的条件下,求测试共进行3次的概率.
②若解答A、B两类试题测试合格的类数为X,求X的分布列和数学期望.
【答案】(1)68
(2)①;②分布列见解析,.
【难度】0.65
【知识点】正态分布的实际应用、求离散型随机变量的均值、写出简单离散型随机变量分布列
【分析】(1)首先分析题意,利用正态分布的性质求解即可.
(2)进行分类讨论,求解出分布列,再求出期望即可.
【详解】(1).
所以符合该项指标的学生人数为:人.
(2)①记表示解答A类试题第一次测试合格,
,分别表示解答B类试题第一次和第二次测试合格,测试共进行3次记为事件M,
则,.
②设X的取值为0,1,2,
,,,
所以X的分布列为
X
0
1
2
P
数学期望.
【例3.3.】
在“飞彩镌流年”文艺汇演中,诸位参赛者一展风采,奉上了一场舞与乐的盛宴.现从2000位参赛者中随机抽取40位幸运嘉宾,统计他们的年龄数据,得样本平均数.
(1)若所有参赛者年龄X服从正态分布,请估计参赛者年龄在30岁以上的人数;
(2)若该文艺汇演对所有参赛者的表演作品进行评级,每位参赛者只有一个表演作品且每位参赛者作品有的概率评为A类,的概率评为B类,每位参赛者作品的评级结果相互独立.记上述40位幸运嘉宾的作品中恰有2份A类作品的概率为,求的极大值点;
(3)以(2)中确定的作为a的值,记上述幸运嘉宾的作品中的A类作品数为Y,若对这些幸运嘉宾进行颁奖,现有两种颁奖方式:甲:A类作品参赛者获得1000元现金,B类作品参赛者获得100元现金;乙:A类作品参赛者获得3000元现金,B类作品参赛者不获得现金奖励.根据奖金期望判断主办方选择何种颁奖方式,成本可能更低.
附:若,则.
【答案】(1)
(2)
(3)选择甲方式成本更低
【难度】0.65
【知识点】求已知函数的极值点、正态分布的实际应用、二项分布的均值、利用二项分布求分布列
【分析】(1)根据正态分布的三段区间法求得概率,进而可求解;
(2)记,根据二项分布的概率公式求得,求导后判断单调性进而可求得极大值点;
(3)由题意知.记分别为甲、乙两种颁奖方式各自所发奖金总额,利用均值的性质求解,进而可判断.
【详解】(1)因为,
则.
所以参赛者年龄在30岁以上的人数约为(人).
(2)记,设, 其中为的极大值点.
依题意可得,
则,
令,因为,故,
所以当时,,当时,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以的极大值点;
(3)由题意知.
记分别为甲、乙两种颁奖方式各自所发奖金总额,
因为.
所以,
所以.
故选择甲方式成本更低.
【例3.4.】
已知某客运轮渡最大载客质量为,且乘客的体重(单位:)服从正态分布.
(1)记为任意两名乘客中体重超过的人数,求的分布列及数学期望(所有结果均精确到0.001);
(2)设随机变量相互独立,且服从正态分布,记,则当时,可认为服从标准正态分布.若保证该轮渡不超载的概率不低于,求最多可运载多少名乘客.
附:若随机变量服从正态分布,则;若服从标准正态分布,则;,,.
【答案】(1)分布列见解析,期望值为;
(2)
【难度】0.65
【知识点】指定区间的概率、标准正态分布的应用、求离散型随机变量的均值、写出简单离散型随机变量分布列
【分析】(1)首先求得乘客体重大于的概率为,再利用二项分布可求得概率得分布列和期望值;
(2)根据可得保证该轮渡不超载的概率不低于等价于,解不等式可得.
【详解】(1)由乘客的体重(单位:)服从正态分布可得,
则可得,
即任意一名乘客体重大于的概率为,
则的所有可能取值为,
,
,
所以的分布列为
0
1
2
期望值为
(2)设为第位乘客的体重,则,其中,
所以,
由可得,
即,可得,即,.
所以保证该轮渡不超载的概率不低于,最多可运载64名乘客.
【例3.5.】 某商场在五一假期间开展了一项有奖闯关活动,并对每一关根据难度进行赋分,竞猜活动共五关,规定:上一关不通过则不进入下一关,本关第一次未通过有再挑战一次的机会,两次均未通过,则闯关失败,且各关能否通过相互独立,已知甲、乙、丙三人都参加了该项闯关活动.
(1)若甲第一关通过的概率为,第二关通过的概率为,求甲可以进入第三关的概率;
(2)已知该闯关活动累计得分服从正态分布,且满分为450分,现要根据得分给共2500名参加者中得分前400名发放奖励.
①假设该闯关活动平均分数为171分,351分以上共有57人,已知甲的得分为270分,问甲能否获得奖励,请说明理由;
②丙得知他的分数为430分,而乙告诉丙:“这次闯关活动平均分数为201分,351分以上共有57人”,请结合统计学知识帮助丙辨别乙所说信息的真伪.
附:若随机变量,则;;.
【答案】(1)
(2)①能,理由见解析②假
【难度】0.65
【知识点】正态分布的实际应用、3δ原则、独立事件的乘法公式、利用对立事件的概率公式求概率
【分析】(1)设为第次通过第一关,为第次通过第二关,计算即可;
(2)①由,且,计算,求出前400名参赛者的最低得分,与甲的得分比较即可;
②假设乙所说为真,由计算,求出,利用小概率事件即可得出结论.
【详解】(1)设:第i次通过第一关,:第i次通过第二关,甲可以进入第三关的概率为,由题意知
.
(2)设此次闯关活动的分数记为.①由题意可知,因为,且,
所以,则;而,
且,
所以前400名参赛者的最低得分高于,而甲的得分为270分,所以甲能够获得奖励;
②假设乙所说为真,则,
,
而,所以,从而,
而,
所以为小概率事件,即丙的分数为430分是小概率事件,可认为其一般不可能发生,但却又发生了,所以可认为乙所说为假.
(
1
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§7.5 正态分布
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题型1:正态曲线的特征 3
题型2:正态分布的概率计算 5
题型3:正态分布的应用问题 7
1.
正态曲线
(1) 定义
我们把函数,(其中,为参数)称为正态密度函数,称它的图像为正态密度曲线,简称正态曲线.
(2) 正态曲线的性质
①当无限增大时,曲线无限接近轴;
②曲线是单峰的,它关于直线对称;
③曲线在处达到峰值;
④曲线与轴之间的区域的面积为1;
⑤当一定时,曲线的位置由确定,曲线随着的变化而沿轴平移,如图甲所示;
⑥当一定时,曲线的形状由确定.越大,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散;越小,曲线越“高瘦”,表示总体的分布越集中,如图乙所示.
2. 正态分布
若随机变量的概率密度函数为,则称随机变量服从正态分布,记为.特别地,当时,称随机变量服从标准正态分布,其图像称为标准正态曲线.
提醒 (1)参数是反映随机变量取值的平均水平的特征数,可以用样本均值去估计.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)随机变量落在区间的概率为,即由正态曲线,过点和点的两条轴的垂线,及轴所围成的平面图形的面积,就是落在区间的概率的近似值.
3.
原则
在实际应用中,通常认为服从于正态分布的随机变量只取中的值,这在统计学中称为原则.
①;
②;
③.
提醒 尽管正态变量的取值范围是,但在一次试验中,的取值几乎总是落在区间内,而在此区间以外取值的概率大约只有0.0027,通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生,即为小概率事件.
题型1:正态曲线的特征
方法提炼
【例1.1.】
为了迎接春节的到来,某大型商场准备了质量为2kg的甲、乙两类水果礼盒.甲、乙两类水果礼盒与标识质量的差(单位:kg),分别服从正态分布,,其相应的分布密度曲线如图所示,则下列说法正确的是( )(正态曲线的函数解析式为,)
A.甲类水果质量差的平均值
B.乙类水果的质量差比甲类水果的质量差更集中于均值左右
C.甲类水果的平均质量差比乙类水果的平均质量差大
D.乙类水果的质量差服从的正态分布的参数
【例1.2.】
某物理量的测量结果服从正态分布,下列结论中不正确的是( )
A.越小,该物理量在一次测量中在的概率越大
B.越小,该物理量在一次测量中大于10的概率为0.5
C.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.越小,该物理量在一次测量中落在与落在的概率相等
【例1.3.】
(多选)正态分布的正态密度曲线如图所示,则下列选项中,可以表示图中阴影部分面积的是( )
A. B.
C. D.
【例1.4.】
设随机变量,随机变量,与之间的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【例1.5.】
已知随机变量,均服从正态分布,其中,且,设函数,则的图象大致为( )
A. B.
C. D.
题型2:正态分布的概率计算
方法提炼
正态分布下两类常见的概率计算
(1)
利用正态分布密度曲线的对称性研究相关概率问题,常用,,等结论.
(2)
利用原则求概率问题时,要注意把给出的区间或范围与正态变量的进行对比联系,使分布区间转化为特殊区间,从而求出所求概率.
【例2.1.】
已知随机变量服从正态分布,且,则( )
A. B. C. D.
【例2.2.】
已知随机变量X服从正态分布,若,且,则 .
【例2.3.】
设随机变量,且,则( )
A. B. C. D.
【例2.4.】
设,且,则( )
A.0.3 B.0.35 C.0.4 D.0.45
【例2.5.】
已知随机变量服从正态分布,若,则( )
A.0.1 B. C. D.
【例2.6.】
某农业科学院培育脐橙新品种,新培育的脐橙单果质量(单位:g)近似服从正态分布,现有该新品种脐橙10000个,估计单果质量不低于150g的脐橙个数为( )
附:若,则,,.
A.8413 B.9772 C.9974 D.9987
【例2.7.】
某市统计高中生身体素质的状况,规定身体素质指标值不小于60就认为身体素质合格.现从全市随机抽取 100名高中生的身体素质指标值, 经计算,.若该市高中生的身体素质指标值服从正态分布,则估计该市高中生身体素质的合格率为 .(用百分数作答,精确到0.1%)
参考数据:若随机变量X服从正态分布,则,,.
【例2.8.】
已知某校有2400名同学参加某次模拟考试,其中数学考试成绩近似服从正态分布,则下列说法正确的有( )(参考数据:①;②;③
A.这次考试成绩超过100分的约有1000人
B.这次考试分数低于70分的约有40人
C.
D.从中任取4名同学,至少有2人的分数超过100分的概率为
【例2.9.】
(多选)李明上学有时坐公交车,有时骑自行车,他各记录了50次坐公交车和骑自行车所花的时间,经数据分析得到:坐公交车平均用时30min,样本方差为36;骑自行车平均用时,样本方差为4.假设坐公交车用时(单位:min)和骑自行车用时(单位:min)都服从正态分布,正态分布中的参数用样本均值估计,参数用样本标准差估计,则( )
A. B.
C. D.若某天只有可用,李明应选择坐公交车
【例2.10.】
已知,则,,.今有一批数量庞大的零件.假设这批零件的某项质量指标(单位:毫米)服从正态分布,现从中随机抽取个,这个零件中恰有个的质量指标位于区间.,试以使得最大的值作为的估计值,则为( )
A.50 B.55 C.59 D.64
题型3:正态分布的应用问题
【例3.1.】
某公司建有1000个销售群,在某产品的销售旺季,所有群销售件数X服从正态分布,其中,公司把销售件数不小于596的群称为“A级群”,销售件数在内的群为“B级群”,销售件数小于266的群为“C级群”.
(1)若,求a的取值范围;
(2)该公司决定对每个“A级群”奖励1000元,每个“B级群”奖励500元,每个“C级群”奖励200元,那么公司大约需要准备多少奖金?(群的个数按四舍五入取整数)
附:若,,则,,.
【例3.2.】 某高中拟组织学生到某航天基地开展天宫模拟飞行器体验活动,该项活动对学生身体体能指标和航天知识素养有明确要求.学校所有3000名学生参加了遴选活动,遴选活动分以下两个环节,当两个环节均测试合格可以参加体验活动.
第一环节:对学生身体体能指标进行测试,当测试值时体能指标合格;
第二环节:对身体体能指标符合要求的学生进行航天知识素养测试,测试方案为对A,B两类试题依次作答,均测试合格才能符合遴选要求.每类试题均在题库中随机产生,有两次测试机会,在任一类试题测试中,若第一次测试合格,不再进行第二次测试.若第一次测试不合格,则进行第二次测试,若第二次测试合格,则该类试题测试合格,若第二次测试不合格,则该类试题测试不合格,测试结束.
经过统计,该校学生身体体能指标服从正态分布.
参考数值:,,.
(1)请估计该高中遴选学生符合身体体能指标的人数(结果取整数);
(2)学生小华通过身体体能指标遴选,进入航天知识素养测试,作答A类试题,每次测试合格的概率为,作答B类试题,每次测试合格的概率为,且每次测试相互独立.
①在解答A类试题第一次测试合格的条件下,求测试共进行3次的概率.
②若解答A、B两类试题测试合格的类数为X,求X的分布列和数学期望.
【例3.3.】
在“飞彩镌流年”文艺汇演中,诸位参赛者一展风采,奉上了一场舞与乐的盛宴.现从2000位参赛者中随机抽取40位幸运嘉宾,统计他们的年龄数据,得样本平均数.
(1)若所有参赛者年龄X服从正态分布,请估计参赛者年龄在30岁以上的人数;
(2)若该文艺汇演对所有参赛者的表演作品进行评级,每位参赛者只有一个表演作品且每位参赛者作品有的概率评为A类,的概率评为B类,每位参赛者作品的评级结果相互独立.记上述40位幸运嘉宾的作品中恰有2份A类作品的概率为,求的极大值点;
(3)以(2)中确定的作为a的值,记上述幸运嘉宾的作品中的A类作品数为Y,若对这些幸运嘉宾进行颁奖,现有两种颁奖方式:甲:A类作品参赛者获得1000元现金,B类作品参赛者获得100元现金;乙:A类作品参赛者获得3000元现金,B类作品参赛者不获得现金奖励.根据奖金期望判断主办方选择何种颁奖方式,成本可能更低.
附:若,则.
【例3.4.】
已知某客运轮渡最大载客质量为,且乘客的体重(单位:)服从正态分布.
(1)记为任意两名乘客中体重超过的人数,求的分布列及数学期望(所有结果均精确到0.001);
(2)设随机变量相互独立,且服从正态分布,记,则当时,可认为服从标准正态分布.若保证该轮渡不超载的概率不低于,求最多可运载多少名乘客.
附:若随机变量服从正态分布,则;若服从标准正态分布,则;,,.
【例3.5.】 某商场在五一假期间开展了一项有奖闯关活动,并对每一关根据难度进行赋分,竞猜活动共五关,规定:上一关不通过则不进入下一关,本关第一次未通过有再挑战一次的机会,两次均未通过,则闯关失败,且各关能否通过相互独立,已知甲、乙、丙三人都参加了该项闯关活动.
(1)若甲第一关通过的概率为,第二关通过的概率为,求甲可以进入第三关的概率;
(2)已知该闯关活动累计得分服从正态分布,且满分为450分,现要根据得分给共2500名参加者中得分前400名发放奖励.
①假设该闯关活动平均分数为171分,351分以上共有57人,已知甲的得分为270分,问甲能否获得奖励,请说明理由;
②丙得知他的分数为430分,而乙告诉丙:“这次闯关活动平均分数为201分,351分以上共有57人”,请结合统计学知识帮助丙辨别乙所说信息的真伪.
附:若随机变量,则;;.
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