7.3.2 離散型隨機(jī)變量的方差 課件(共22張)2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期數(shù)學(xué)選擇性必修第三冊(cè)人教A版_第1頁
7.3.2 離散型隨機(jī)變量的方差 課件(共22張)2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期數(shù)學(xué)選擇性必修第三冊(cè)人教A版_第2頁
7.3.2 離散型隨機(jī)變量的方差 課件(共22張)2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期數(shù)學(xué)選擇性必修第三冊(cè)人教A版_第3頁
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1.離散型隨機(jī)變量的均值:一般地,若離散型隨機(jī)變量X的分布列如下表所示,Xx1x2???xnPp1p2???pn則稱為隨機(jī)變量X的均值或數(shù)學(xué)期望,數(shù)學(xué)期望簡(jiǎn)稱期望.2.均值的性質(zhì):3.隨機(jī)變量X服從兩點(diǎn)分布,則有溫故知新:解:3.甲、乙兩臺(tái)機(jī)床生產(chǎn)同一種零件,它們生產(chǎn)的產(chǎn)量相同,在1h內(nèi)生產(chǎn)出的次品數(shù)分別為X1,X2,其分布列分別為甲機(jī)床次品數(shù)的分布列乙機(jī)床次品數(shù)的分布列X10123P0.40.30.20.1X2012P0.30.50.2哪臺(tái)機(jī)床更好?請(qǐng)解釋你所得出結(jié)論的實(shí)際含義.

由此可知,1h內(nèi)甲機(jī)床平均生產(chǎn)1個(gè)次品,乙機(jī)床平均生產(chǎn)0.9個(gè)次品,所以乙機(jī)床相對(duì)更好.

請(qǐng)看課本P67:練習(xí)37.3.2離散型隨機(jī)變量的方差

隨機(jī)變量的均值是一個(gè)重要的數(shù)字特征,它反映了隨機(jī)變量取值的平均水平或分布的“集中趨勢(shì)”.因?yàn)殡S機(jī)變量的取值圍繞其均值波動(dòng),而隨機(jī)變量的均值無法反映波動(dòng)幅度的大小.所以我們還需要尋找反映隨機(jī)變量取值波動(dòng)大小的數(shù)字特征.問題2:從兩名同學(xué)中挑出一名代表班級(jí)參加射擊比賽.根據(jù)以往的成績(jī)記錄,甲、乙兩名同學(xué)擊中目標(biāo)靶的環(huán)數(shù)X和Y的分布列如下表所示.如何評(píng)價(jià)這兩名同學(xué)的射擊水平?X678910P0.090.240.320.280.07Y678910P0.070.220.380.300.03通過計(jì)算可得,由于兩個(gè)均值相等,所以用均值不能區(qū)分這兩名同學(xué)的射擊水平.

評(píng)價(jià)射擊水平,除了要了解擊中環(huán)數(shù)的均值外,還要考慮穩(wěn)定性,即擊中環(huán)數(shù)的離散程度.為了能直觀分析甲乙兩名擊中環(huán)數(shù)的離散程度,下面我們分別作出X和Y的概率分布圖.0671098P0.10.20.30.4XO671098P0.10.20.30.4Y比較兩個(gè)圖形,可以發(fā)現(xiàn)乙同學(xué)的射擊成績(jī)更集中于8環(huán),即乙同學(xué)的射擊成績(jī)更穩(wěn)定.思考:怎樣定量刻畫離散型隨機(jī)變量取值的離散程度?1.離散型隨機(jī)變量的方差

我們知道,樣本方差可以度量一組樣本數(shù)據(jù)的離散程度,它是通過計(jì)算所有數(shù)據(jù)與樣本均值的“偏差平方的平均值”來實(shí)現(xiàn)的,隨機(jī)變量的離散程度能否用可能取值與均值的“偏差平方的平均值”來度量呢?設(shè)離散型隨機(jī)變量X的分布列如下表所示.Xx1x2???xnPp1p2???pn隨機(jī)變量X所有可能取值xi與E(X)的偏差的平方為(x1-E(X))2,(x2-E(X))2,???,(xn-E(X))2.所以偏差平方的平均值為我們把隨機(jī)變量X的這個(gè)平均值稱為隨機(jī)變量X的方差,用D(X)表示.(x1-E(X))2P1+(x2-E(X))2P2+???+(xn-E(X))2Pn.一般地,若離散型隨機(jī)變量X的分布列如下表所示.Xx1x2???xnPp1p2???pn則稱為隨機(jī)變量X的方差,有時(shí)也記為Var(X),并稱為隨機(jī)變量X的標(biāo)準(zhǔn)差,記為σ(X).

隨機(jī)變量的方差和標(biāo)準(zhǔn)差都可以度量隨機(jī)變量取值與其均值的偏離程度,反映了隨機(jī)變量取值的離散程度.方差或標(biāo)準(zhǔn)差越小,隨機(jī)變量的取值越集中;方差或標(biāo)準(zhǔn)差越大,隨機(jī)變量的取值越分散.1.離散型隨機(jī)變量的方差

一組數(shù)據(jù)的平均數(shù)、方差與離散型隨機(jī)變量的均值、方差公式對(duì)比若一組數(shù)據(jù)為x1,x2,???,xn,則該數(shù)據(jù)的平均數(shù)和方差公式分別為問題2:從兩名同學(xué)中挑出一名代表班級(jí)參加射擊比賽.根據(jù)以往的成績(jī)記錄,甲、乙兩名同學(xué)擊中目標(biāo)靶的環(huán)數(shù)X和Y的分布列如下表所示.分別計(jì)算這兩名同學(xué)的方差,并用此評(píng)價(jià)他們的射擊水平.X678910P0.090.240.320.280.07Y678910P0.070.220.380.300.03解:∴隨機(jī)變量Y的取值相對(duì)更集中,即乙同學(xué)的射擊成績(jī)相對(duì)更穩(wěn)定.變式1:已知隨機(jī)變量X的分布列如下表所示,求D(X).解:X01234P0.20.20.30.20.1例5:拋擲一枚質(zhì)地均勻的骰子,求擲出的點(diǎn)數(shù)X的方差解:隨機(jī)變量X的分布列為在方差的計(jì)算中,為了使運(yùn)算簡(jiǎn)化,還可以用下面的結(jié)論.證明:例5:拋擲一枚質(zhì)地均勻的骰子,求擲出的點(diǎn)數(shù)X的方差.解法2:隨機(jī)變量X的分布列為2.方差的性質(zhì)探究:離散型隨機(jī)變量X加上一個(gè)常數(shù),方差會(huì)有怎樣的變化?離散型隨機(jī)變量X乘以一個(gè)常數(shù),方差又有怎樣的變化?它們和期望的性質(zhì)有什么不同?方差的性質(zhì):標(biāo)準(zhǔn)差的性質(zhì):變式2:隨機(jī)變量X的分布列如下表所示,求E(2X-1),D(2X-1),σ(2X).解:均值的性質(zhì):方差的性質(zhì):X01234P0.10.20.40.20.1解:1.已知隨機(jī)變量X的分布列為X1234P0.20.30.40.1求D(X)和σ(2X+7).

請(qǐng)看課本P70:練習(xí)11.離散型隨機(jī)變量的方差:2.方差與標(biāo)準(zhǔn)差的性質(zhì):為隨機(jī)變量X的標(biāo)準(zhǔn)差,記為σ(X).

課堂小結(jié):方差或標(biāo)準(zhǔn)差越小,隨機(jī)變量的取值越集中;方差或標(biāo)準(zhǔn)差越大,隨機(jī)變量的取值越分散.例6:投資A,B兩種股票,每股收益的分布列分別如下表所示.

解:股票A收益的分布列股票B收益的分布列收益X/元-102概率0.10.30.6收益Y/元012概率0.30.40.3(1)投資哪種股票的期望收益大?(2)投資哪種股票的風(fēng)險(xiǎn)較高?∵E(X)>E(Y),∴投資股票A的期望收益較大.∵D(X)>D(Y),∴投資股票A的風(fēng)險(xiǎn)較高.

隨機(jī)變量的方差是一個(gè)重要的數(shù)字特征,它刻畫了隨機(jī)變量的取值與其均值的偏離程度,或者說反映隨機(jī)變量取值的離散程度.在不同的實(shí)際問題背景中,方差可以有不同的解釋.例如,如果隨機(jī)變量是某項(xiàng)技能的測(cè)試成績(jī),那么方差的大小反映了技能的穩(wěn)定性;如果隨機(jī)變量是加工某種產(chǎn)品的誤差,那么方差的大小反映了加工的精度;如果隨機(jī)變量是風(fēng)險(xiǎn)投資的收益,那么方差的大小反映了投資風(fēng)險(xiǎn)的高低;等等.3.甲、乙兩個(gè)班級(jí)同學(xué)分別目測(cè)數(shù)學(xué)教科書的長(zhǎng)度,其誤差X和Y(單位:cm)的分布列如下:

解:

甲班的目測(cè)誤差分布列X-2-1012P0.10.20.40.20.1先直觀判斷X和Y的分布哪一個(gè)離散程度大,再分別計(jì)算X和Y

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