高中数学选修正态分布-2人教版课件.ppt

1、2.4 正态分布正态分布引入引入 正态分布在统计学中是很重要的分布。我们知道，离散型随机正态分布在统计学中是很重要的分布。我们知道，离散型随机变量最多取可列个不同值，它等于某一特定实数的概率可能大于变量最多取可列个不同值，它等于某一特定实数的概率可能大于0，人们感兴趣的是它取某些特定值的概率，即感兴趣的是其分布列；人们感兴趣的是它取某些特定值的概率，即感兴趣的是其分布列；连续型随机变量可能取某个区间上的任何值，它等于任何一个实数连续型随机变量可能取某个区间上的任何值，它等于任何一个实数的概率都为的概率都为0，所以通常感兴趣的是它落在某个区间的概率。，所以通常感兴趣的是它落在某个区间的概率。离散

2、型离散型随机变量的概率分布规律用分布列描述，而连续型随机变量的概率随机变量的概率分布规律用分布列描述，而连续型随机变量的概率分布规律用密度函数（曲线）描述。分布规律用密度函数（曲线）描述。复习100个产品尺寸的个产品尺寸的频率分布直方图频率分布直方图25.23525.29525.35525.41525.47525.535 产品 尺寸（mm)频率组距复习200个产品尺寸的频率分布直方图25.23525.29525.35525.41525.47525.535 产品 尺寸（mm)频率组距复习样本容量增大时频率分布直方图频率组距产品 尺寸(mm)总体密度曲线复习产品 尺寸(mm)总体密度曲线高尔顿钉板

3、试验高尔顿钉板试验 高尔顿板实验高尔顿板实验导入导入以格子的编号为横坐标，小球落入各个格子内的频率以格子的编号为横坐标，小球落入各个格子内的频率值为纵坐标，则在各个格子内小球的分布情况大致可值为纵坐标，则在各个格子内小球的分布情况大致可用下列频率分布直方图表示用下列频率分布直方图表示.1 1编号编号频率频率/组距组距2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 91010 1111知识回放知识回放总体密度曲线0YX导入导入产品尺寸的总体密度曲线产品尺寸的总体密度曲线就是或近似地是以下函数的图象：就是或近似地是以下函数的图象：22()21()2xf xe),(x1、正态曲线的定义：

4、、正态曲线的定义：函数函数式中的实数式中的实数、(0)是参数，分别表示是参数，分别表示总体的平均数与标准差，称总体的平均数与标准差，称f(x)的图象称为的图象称为正态曲线正态曲线cdab平均数XY 若用若用X表示落下的小球第表示落下的小球第1次与高尔顿板底部接触时的坐标次与高尔顿板底部接触时的坐标,则则X是一个是一个随机变量随机变量.X落在区间落在区间(a,b的概率为的概率为:badxxbXaP)()(,2.正态分布的定义正态分布的定义:如果对于任何实数如果对于任何实数 ab,随机变量随机变量X满足满足:badxxbXaP)()(,则称为则称为X 的正态分布的正态分布.正态分布由参数、唯一确定

5、.正态分布记作N（，2）.其图象称为其图象称为正态曲线正态曲线.如果随机变量如果随机变量X服从正态分布，服从正态分布，则记作则记作 X N（，2）在实际遇到的许多随机现象都服从或近似服从正态分布：在实际遇到的许多随机现象都服从或近似服从正态分布：在生产中在生产中，在正常生产条件下各种产品的质量指标；在正常生产条件下各种产品的质量指标；在测量中在测量中，测量结果；测量结果；在生物学中在生物学中，同一群体的某一特征；同一群体的某一特征；在气象中在气象中，某地每年七月份的平均气温、平均湿度某地每年七月份的平均气温、平均湿度 以及降雨量等，水文中的水位；以及降雨量等，水文中的水位；总之，正态分布广泛存

6、在于自然界、生产及科学技术的总之，正态分布广泛存在于自然界、生产及科学技术的许多领域中。许多领域中。正态分布在概率和统计中占有重要地位。正态分布在概率和统计中占有重要地位。3、正态曲线的性质、正态曲线的性质012-1-2xy-3=-1=0.5012-1-2xy-33=0=1012-1-2xy-334=1=2具有具有两头低、中间高、左右对称两头低、中间高、左右对称的基本特征的基本特征22()21(),(,)2xxex 012-1-2xy-3=-1=0.5012-1-2xy-33=0=1012-1-2xy-334=1=2（1 1）曲线在）曲线在x轴的上方，与轴的上方，与x轴不相交轴不相交.（2）曲

7、线是单峰的）曲线是单峰的,它关于直线它关于直线x=对称对称.3 3、正态曲线的性质、正态曲线的性质（4）曲线与）曲线与x轴之间的面积为轴之间的面积为1（3）曲线在）曲线在x=处达到峰值处达到峰值(最高点最高点)1 12 222()21(),(,)2xxex 的意义的意义产品 尺寸(mm)x1x2总体平均数总体平均数反映总体随机变量的反映总体随机变量的 平均水平平均水平x3x4平均数x x=产品 尺寸(mm)总体平均数总体平均数反映总体随机变量的反映总体随机变量的 平均水平平均水平总体标准差总体标准差反映总体随机变量的反映总体随机变量的 集中与分散的程度集中与分散的程度平均数平均数 的意义的意义

8、1 2 正态总体正态总体的函数表示式的函数表示式当=0，=1时222)(21)(xexf),(x2221)(xexf标准正态总体标准正态总体的函数表示式的函数表示式),(x012-1-2xy-33=0=1标准正态曲线21,0(（，（，+）（1）当 =时,函数值为最大.(3)的图象关于 对称.（2）的值域为 （4）当 时 为增函数.当 时 为减函数.)(xf)(xfxxx)(xf)(xf012-1-2xy-33=0=1标准正态曲线标准正态曲线正态总体正态总体的函数表示式的函数表示式222)(21)(xexf),(x=x例例1、下列函数是正态密度函数的是（、下列函数是正态密度函数的是（）A.B.C

9、.D.22()21(),(0)2xfxe 都 是 实 数222()2xfxe2(1)41()22xfxe221()2xfxeB练习：练习：1、若一个正态分布的概率函数是一个偶函数且该函、若一个正态分布的概率函数是一个偶函数且该函数的最大值等于数的最大值等于 ，求该正态分布的概率密度函数的解析式。，求该正态分布的概率密度函数的解析式。1422025301510 xy535122、如图，是一个正态曲线，试根据图、如图，是一个正态曲线，试根据图象写出其正态分布的概率密度函数的解象写出其正态分布的概率密度函数的解析式，求出总体随机变量的期望和方差。析式，求出总体随机变量的期望和方差。方差相等、均数不等

10、的正态分布图示方差相等、均数不等的正态分布图示312=0.5=-1=0=1若若 固定固定,随随 值的变化而值的变化而沿沿x轴平移轴平移,故故 称为位称为位置参数；置参数；均数相等、方差不等的正态分布图示均数相等、方差不等的正态分布图示=0.5=1=2=0若若 固定固定,大时大时,曲曲线矮而胖；若线矮而胖；若 固定固定,小时小时,曲线瘦而高曲线瘦而高,故称故称 为形状参数。为形状参数。=0.5012-1-2xy-33X=1=2(6)当当一定时，曲线的形状由一定时，曲线的形状由确定确定.越大，曲线越越大，曲线越“矮胖矮胖”，表示总体的分布越分散；，表示总体的分布越分散；越小，曲线越越小，曲线越“瘦

11、高瘦高”，表示总体的分布越集中，表示总体的分布越集中.（5）当）当 x时时,曲线下降曲线下降.并且当曲线向左、右两边无限延并且当曲线向左、右两边无限延伸时伸时,以以x轴为渐近线轴为渐近线,向它无限靠近向它无限靠近.3 3、正态曲线的性质、正态曲线的性质22()21()2xxe 正态曲线下的面积规律正态曲线下的面积规律X轴与正态曲线所夹面积恒等于轴与正态曲线所夹面积恒等于1。对称区域面积相等。对称区域面积相等。S(-,-X)S(X,)S(-,-X)正态曲线下的面积规律正态曲线下的面积规律 对称区域面积相等。对称区域面积相等。S(-x1,-x2)-x1 -x2 x2 x1S(x1,x2)=S(-x

12、2,-x1)4、特殊区间的概率、特殊区间的概率:-a+ax=若若XN ,则对于任何实数则对于任何实数a0,概率概率 为如图中的阴影部分的面积，对于固定的为如图中的阴影部分的面积，对于固定的 和和 而言，该面积随着而言，该面积随着 的减少而变的减少而变大。这说明大。这说明 越小越小,落在区间落在区间 的概率越大，即的概率越大，即X集中在集中在 周围概率越大。周围概率越大。2(,),()()aaPaax dx x x (,aa()0.6826,(22)0.9544,(33)0.9974.PXPXPX特别地有特别地有 我们从上图看到，正态总体在我们从上图看到，正态总体在 以外取值的概率以外取值的概率

13、只有只有4.6，在，在 以外取值的概率只有以外取值的概率只有0.3。2,23,3 由于这些概率值很小（一般不超过由于这些概率值很小（一般不超过5 ），通常称这些情），通常称这些情况发生为况发生为小概率事件小概率事件。()0.6826,(22)0.9544,(33)0.9974.PXPXPX例例2、在某次数学考试中，考生的成绩、在某次数学考试中，考生的成绩 服从一个正态分布，即服从一个正态分布，即 N(90,100).（1）试求考试成绩）试求考试成绩 位于区间位于区间(70,110)上的概率是多少？上的概率是多少？（2）若这次考试共有）若这次考试共有2000名考生，试估计考试成绩在名考生，试估计

14、考试成绩在(80,100)间的考间的考生大约有多少人？生大约有多少人？xxx练习：练习：1、已知一次考试共有、已知一次考试共有60名同学参加，考生的成绩名同学参加，考生的成绩X ，据此估计，大约应有据此估计，大约应有57人的分数在下列哪个区间内？（人的分数在下列哪个区间内？（）A.(90,110 B.(95,125 C.(100,120 D.(105,1152(100,5)A20000.68261365人0.95442、已知、已知XN(0,1)，则，则X在区间在区间 内取值的概率等于（内取值的概率等于（）A.0.9544 B.0.0456 C.0.9772 D.0.02283、设离散型随机变量、设离散型随机变量XN(0,1),则则 =,=.4、若、若XN(5,1),求求P(6X7).(,2)(0)PX(22)PXD0.50.9544归纳小结1.正态曲线及其性质；正态曲线及其性质；2.2.正态分布及概率计算；正态分布及概率计算；3.33.3 原则原则。