分享

概率第五讲——离散型随机变量的常见分布

 博雅居308 2020-05-31
我们之前介绍了离散型随机变量,本节我们将介绍几种常用的离散分布。
1、两点分布
例1  100件产品中有95件正品,5件次品,现从中任取1件,考查取出的次品数。试用变量描述该试验的结果并写出概率分布。

一般地,只取两个可能值 x1,x2 的随机变量 X,其概率分布可写为

称 X服从两点分布

特别地,若x1=0,x2=1,这时称X服从0-1分布

0-1分布描述只有两个可能的结果的随机试验,

0-1分布的概率分布一般写为

其中参数p:0<p<1.

若以概率分布表表示,则为

注:两点分布用于描述只有两种对立结果的随机试验。

2、二项分布(the Binomial Distribution)(记住这个英文单词,后面要考的)

其中n是试验独立重复的次数, p是每一次基本试验中事件A发生的概率。  随机变量 X 指n 次试验中事件A发生的次数。

注:二项分布的试验背景是n重Bernoulli试验模型: 

  

例2  设张三做某事的成功率为1%,他重复努力 100次,则至少成功1次的概率为多少?

这说明,有百分之一的希望,就要做百分之百的努力。

这里,小伙伴会问了,这里的二项分布表达式如此复杂,该怎么计算呢?我们可以借助Excel软件来计算。
操作方法如下:打开Excel→公式→插入函数(统计)BINOM.DIST(你一定发现了,这就是前面提到的二项分布的单词前面几个字母)

例3  设一批产品共10000个,其中废品数为500个,现从这批产品中任取10个,求10个产品中恰有2个废品的概率。

3、泊松分布

引例  观察下列随机试验:

(1)某地区某一时间间隔内发生的交通事故的次数;

(2)北京某医院一天内的急诊人数;

(3)放射性物质在单位时间内的放射次数;

(4)《新编线性代数与概率统计》教材一页中印刷错误数;

(5)北京地区居民中活到百岁的人数。

这些试验有一个共同点:描述在单位时间(空间)中随机事件的发生次数。它们都服从或近似服从泊松分布。

泊松 (Poisson,Simeon-Denis)(1781—1840)法国数学家。泊松是法国数学家、物理学家和力学家。他改进了概率论的运用方法,特别是用于统计方面的方法,建立了描述随机现象的一种概率分布——泊松分布。他推广了大数定律,并导出了在概率论与数理统计方程中有重要应用的泊松积分。

泊松分布应用广泛,为避免大量的计算,一般可通过查泊松分布表得到结果。

例4  电话交换台每分钟接到的呼唤次数X服从参数为3的泊松分布,求下列事件的概率:   

(1)在一分钟内恰好接到6次呼唤;   

(2)在一分钟内呼唤次数不超过5次;    

(3)在一分钟内呼唤次数超过5次。

看到这些繁琐的计算,小伙伴肯定会想到,这里应该也可以用软件解决吧!让我们来看看如何用Excel如何得到结果。

操作方法:打开Excel→公式→插入函数(统计)POISSON.DIST

4、泊松分布与二项分布的关系

当我们把二项分布推而广之后,就可以得到泊松分布。

可以这样考虑:在一个特定时间内,某件事情会在任意时刻随机发生(前提是,每次发生都是独立的,且跟时间无关)。当我们把这个时间段分成非常小的时间片构成时,可以认为,每个时间片内,该事件可能发生,也可能不发生。几乎可以不考虑发生多于一次的情况(因为时间片可被分的足够小)。

当时间片分的越小,该时间片内发生这个事件的概率p 就会成正比的减少。即:特定时间段被分成的时间片数量n 与每个时间片内事件发生的概率p 的乘积n*p 为一个常数。这个常数表示了该事件在指定时间段发生的频度。

泊松分布与二项分布的关系:这两个分布的数学模型都是Bernoulli概型。Poisson分布是二项分布当 n 很大 p很小时的近似计算。

泊松定理表明,泊松分布是二项分布的极限分布当n很大,p很小时,二项分布就可近似地看成是参数λ=np的泊松分布

案例1   保险公司里有2500个同一年龄且同一社会阶层的人参加人寿保险, 在一年内每个人死亡的概率为 0.002, 每个入保的人在一月一日付 12元保险费, 而在死亡时家属可向保险公司领 2000元。问: 

(1)在一年内保险公司亏本的概率是多少? 

(2)在一年内保险公司至少获利 10000元的概率是多少?

案例2   一家商店采用科学管理。为此,在每一个月的月底要制定出下一个月的商品进货计划。为了不使商店的流动资金积压,月底的进货不宜过多,但是为了保证市场需求和完成每个月的营业额,进货又不应该太少。这样的矛盾怎样才能合理的解决呢?

由该商店过去的销售记录知道,某种商品每月的销售件数可以用参数λ=10 的泊松分布来描述,为了以95%以上的把握保证不脱销,问商店在月底至少应进某种商品多少件?

今天我们介绍了几种离散型随机变量的常见分布,它们之间具有以下关系:

丨数学是对真理的探索,对矛盾的怀疑,它绝非晦涩难懂的学问,它是纯粹而朴实的智慧。愿我们能发现数学之美,发现美的本源源于数学。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多