4.2.5 正态分布
学 习 目 标
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核 心 素 养
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1.了解二项分布与正态曲线的关系,能借助正态曲线理解正态曲线的性质.(重点)
2.掌握正态分布的定义,会利用正态分布解决实际问题.(重点)
3.了解正态分布与标准正态分布的转换,能利用标准正态分布表求得标准正态分布在某一区间内取值的概率.(难点)
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1.通过学习正态分布和标准正态分布,体会数学抽象与直观想象的素养.
2.借助正态分布中的“3σ原则”解题及标准正态分布函数φ(x)的函数值计算正态分布X~N(μ,σ2)在某一区间内取值的概率,提升数学运算的素养.
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小概率事件是指发生的概率小于3%的事件.对于这类事件来说,在大量重复试验中,平均每试验大约33次,才发生1次,所以认为在一次试验中该事件是几乎不可能发生的.某厂生产的圆柱形零件的外径尺寸(单位:cm)X~N(4,0.25).质检人员从该厂生产的1 000件零件中随机抽查一件,测得它的外径为5.7 cm,试问该厂生产的这批零件是否合格?
1.正态曲线及其性质
(1)正态曲线的定义
一般地,函数φμ,σ(x)=e对应的图像称为正态曲线,其中μ=E(X),σ=.
(2)正态曲线的性质
①正态曲线关于x=μ对称(即μ决定正态曲线对称轴的位置),具有中间高、两边低的特点;
②正态曲线与x轴所围成的图形面积为1;
③σ决定正态曲线的“胖瘦”:σ越大,说明标准差越大,数据的集中程度越弱,所以曲线越“胖”;σ越小,说明标准差越小,数据的集中程度越强,所以曲线越“瘦”.
2.正态分布
(1)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]内围成的面积,则称X服从参数为μ与σ的正态分布,记作X~N(μ,σ2),此时φμ,σ(x)称为X的概率密度函数.
(2)正态分布在三个特殊区间内取值的概率值
P(μ-σ≤X≤μ+σ)≈68.3%.
P(μ-2σ≤X≤μ+2σ)≈95.4%.
P(μ-3σ≤X≤μ+3σ)≈99.7%.
思考1:如果X~N(μ,σ2),那么P(x≤μ)与P(x≥μ)之间存在怎样的等量关系?
[提示] P(x≤μ)=P(x≥μ)=.
3.标准正态分布
(1)定义:μ=0且σ=1的分布称为标准正态分布,记作X~N(0,1).
(2)概率计算方法:
如果X~N(0,1),那么对于任意a,通常记Φ(a)=P(x<a),其中Φ(a)表示N(0,1)对应的正态曲线与x轴在区间(-∞,a)内所围的面积.
特别地,Φ(-a)+Φ(a)=1.
思考2:正态分布Y~N(μ,σ2)化为标准正态分布的变换是什么?
[提示] 借助X=实现转换.
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)正态曲线是一条钟形曲线. ( )
(2)正态曲线可以关于y轴对称. ( )
(3)正态曲线与x轴围成的面积随参数μ,σ的变化而变化. ( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)×