第十二章  概率与统计
 §12.2 离散型随机变量的期望和方差

复习目标 知识梳理 应用举例 实践体验 拓展探究 基础训练 提高训练 学习感悟
    一、复习目标
    了解离散型随机变量望值、方差的意义,会能根据离散型随机变量的分布列求期望值、方差.
    二、重点难点
    (这里输入)

    三、特别提示
   (1)离散型随机变量的期望期望`Exi与方差Dxi均是一个实数,由xi的分布列唯一确定.Exi`是算术平均值概念的推广,是概率意义下的平均;`Dxi表示随机变量Dxi对Exi的平均偏离程度.Dxi`越大,表明平均偏离程度越大,说明 数据的取值越分散.反之,`Dxi越小,xi`的取值越集中.注意随机变量的方差公式
`Dxi=(x_1-Exi)^2P_1+(x_2-Exi)^2P_2+……+(x_n-Exi)^2P_n`与初中所学的样本方差公式
`s^2=1/n[(x_1-barx)^2+(x_2-barx)^2+……+(x_n-barx)^2]`的区别与联系.
    (2)求离散型随机变量`xi`的期望与方差的方法
    ①理解xi的意义,写出`xi`可能取的全部值;
    ②求`xi`取每个值的概率;
    ③写出`xi`的分布列;
    ④由期望的定义求`Exi`;
    ⑤由方差的定义求`Dxi`.

    知识梳理
    1、离散型随机变量的期望与方差
    (1)、若离散型随机变量`xi`的概率分布为`P(xi=x_i)=P_i,i=1,2,3,……`
1,2,…,则称`Exi=x_1P_1+x_2P_2+…+x_nP_n+…为xi`的数学期望或平均数,均值.`若eta=axi+b,`其中a、b是常数,则`eta也是 随机变量,期望为Eeta=aExi+b,即E(axi+b)=aExi+b,若xi~B(n,p),则Exi=nP.`
    (2)、方差:`把(x_1-Exi)^2·P_1+(x_2-Exi)^2·P_2+……(x_n-Exi)^2·P_n+……叫做随机变量xi`的均方差,简称为方差;标准差是`sigma xi=sqrt(Dxi),D(axi+b)=a^2Dxi`
若`xi~B(n,p),那么Dxi`=npq.
    应用举例
    一、 应用特点
    1、离散型随机变量的期望与方差的求法
    2、离散型随机变量的期望与方差的性质及应用
    3、期望与方差在实际问题中的应用

    二、案例示范
    (回味相关知识与方法,寻找解题办法,若有困难,可以参考“提示”,还有困难,可以参考“解答”或倾听老师的分析示范)

    1、 有10张卡片,其中8张标有数字2,2张标有数字5,从中随机地抽取3张卡片,设3张卡片数字之和为`xi`,求`Exi,Dxi.`先求随机变量的分布列,再用期望和方差公式求`Exi和Dxi`.

    提示 示范  

    2、 一盒中装有零件12个,其中有9个正品,从中任取一个,如果每次取出次品就不再放回去,再取一个零件,直到取得正品为止,求在取得正品之前已取出次品数的期望.
 
    提示 示范  

    3、 一次数学测验由25个选择题构成,每个选择题有4个选项,其中有且仅有一个选项是正确的,每个选择正确答案得4分,不作出选择或选错的不得分,满分100分,某学生造对任一题的概率为0.8,求此学生在这一次测验中的成绩的期望与方差.
 
    提示 示范  

    实践体验
    在实践中提高能力,在体验中反思感悟,力求独立,力求提高.

    1、设离散型随机变量`xi可能取的值为 1,2,3,4.P(xi=k)=ak+b(k=1,2,3,4).又xi`的数学期望`Exi=3,`则a+b=_______.
    提示 示范  
   2、100名战士举行射击练习,每人每次的命中概率为0.8,每人至多射4次,但若中靶,则不再射击,且各次射击互不影响,问平均来看,应准备多少发子弹为宜?
    提示 示范  

    拓展探究
    1、 甲、乙两个野生动物保护区有相同的自然环境,且野生动物的种类和数量也大致相等.而两个保护区内每个季度发现违反保护条例的事件次数的分布列分别为:

甲保护区

`xi` 0 1 2 3
P 0.3 0.3 0.2 0.2

乙保护区

`xi` 0 1 2
P 0.1 0.5 0.4

试评定这两个保护区的管理水平.

    提示 示范  

 

    基础训练(1)
    参考答案

 
    提高训练(1)
    参考答案

    学习感悟
    1、 数学期望与方差均由随机变量的分布列唯一确定,其含义:数学期望值是一个常数,它总是稳定的,不具有随机性,反映了离散随机变量的平均水平,是算术平均值概念的推广,方差与标准都反映了随机变量取值的稳定与波动,集中与离散的程度。这部分内容与排列、组合和概率的内容有密切联系,复习时应从整体的观点处理。
    2、求期望与方差的方法步骤:
    (1)理解随机变量的意义,写出其所有可能的取值;
    (2)求出的每个值的概率;
    (3)写出的分布列;
    (4)利用期望和方差公式求之。

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