新高考数学一轮复习导学案第80讲 正态分布(2份打包,原卷版+解析版)
展开正态分布
(1)定义
若随机变量X的概率分布密度函数为f(x)=eq \f(1,σ\r(2π))·eeq \f(-(x-μ)2,2σ2),x∈R,其中,μ∈R,σ>0为参数,则称随机变量X服从正态分布,记为X~N(μ,σ2).
(2)正态曲线的特点
①曲线是单峰的,它关于直线x=μ对称.
②曲线在x=μ处达到峰值eq \f(1,σ\r(2π)).
③当|x|无限增大时,曲线无限接近x轴.
(3)3σ原则
①P(μ-σ≤X≤μ+σ)≈0.682 7;
②P(μ-2σ≤X≤μ+2σ)≈0.954 5;
③P(μ-3σ≤X≤μ+3σ)≈0.997 3.
(4)正态分布的均值与方差
若X~N(μ,σ2),则E(X)=μ,D(X)=σ2.
1、已知随机变量X服从正态分布,且,则____________.
2、某物理量的测量结果服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,则下列结论中不正确的是 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
A. SKIPIF 1 < 0 越小,该物理量在一次测量中落在 SKIPIF 1 < 0 内的概率越大
B.该物理量在一次测量中大于10的概率为0.5
C.该物理量在一次测量中小于9.99与大于10.01的概率相等
D.该物理量在一次测量中结果落在 SKIPIF 1 < 0 与落在 SKIPIF 1 < 0 的概率相等
1、已知随机变量 SKIPIF 1 < 0 服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.0.977B.0.954C.0.5D.0.023
2、某校高三年级有1000人参加期末考试,经统计发现数学成绩近似服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,且成绩不低于140分的人数为100,则此次考试数学成绩高于100分的人数约为( )
A.700B.800C.900D.950
3、设随机变量X~N(μ,σ2),则“μ≥1”是“P(X<2)< eq \f(1,2)”的( )
A. 充分不必要条件
B. 必要不充分条件
C. 充要条件
D. 既不充分又不必要条件
4、设随机变量X~N(3,σ2),若P(X>m)=0.3,则P(X>6-m)=________.
5、设,,这两个正态分布密度曲线如图所示.下列结论中正确的是( )
A.
B.
C.对任意正数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
D.对任意正数 SKIPIF 1 < 0 ,
考向一 利用正态分布求概率
例1、“杂交水稻之父”袁隆平一生致力于杂交水稻技术的研究、应用与推广,发明了“三系法”籼型杂交水稻,成功研究出“两系法”杂交水稻,创建了超级杂交稻技术体系,为我国粮食安全、农业科学发展和世界粮食供给做出了杰出贡献;某杂交水稻种植研究所调查某地水稻的株高,得出株高(单位:cm)服从正态分布,其密度曲线函数为 SKIPIF 1 < 0 ,则下列说法正确的是( )
A.该地水稻的平均株高为100cm
B.该地水稻株高的方差为10
C.随机测量一株水稻,其株高在120cm以上的概率比株高在70cm以下的概率大
D.随机测量一株水稻,其株高在(80,90)和在(100,110)(单位:cm)的概率一样大
变式1、设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,这两个正态分布密度曲线如图所示,下列结论中正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
变式2、已知随机变量X服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.0.43B.0.28C.0.14D.0.07
变式3、已知参加2020年某省夏季高考的53万名考生的成绩 SKIPIF 1 < 0 近似地服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,估计这些考生成绩落在 SKIPIF 1 < 0 的人数约为( )
(附: SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 )
A.36014B.72027C.108041D.168222
变式4、(1)已知随机变量 SKIPIF 1 < 0 服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 _____________.
(2)设随机变量 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ____________.
考向二 正态分布的综合性问题
例2、为了监控某种零件的一条生产线的生产过程,检验员每天从该生产线上随机抽取16个零件,并测量其尺寸(单位:cm).根据长期的生产经验,可以认为这条生产线正常状态下生产的零件的尺寸服从正态分布N(μ,σ2).
(1) 假设生产状态正常,记X表示一天内抽取的16个零件中其尺寸在(μ-3σ,μ+3σ)之外的零件数,求P(X≥1)及X的数学期望;
(2) 在一天内抽检的零件中,如果出现了尺寸在(μ-3σ,μ+3σ)之外的零件,就认为这条生产线在这一天的生产过程可能出现了异常情况,需对当天的生产过程进行检查.
①试说明上述监控生产过程方法的合理性;
②下面是检验员在一天内抽取的16个零件的尺寸:
9.95 10.12 9.96 9.96 10.01 9.92 9.98 10.04
10.26 9.91 10.13 10.02 9.22 10.04 10.05 9.95
经计算,得 eq \x\t(x)= eq \f(1,16)=9.97,s=≈0.212,其中xi为抽取的第i个零件的尺寸,i=1,2,…,16.用样本平均数 eq \x\t(x)作为μ的估计值,用样本标准差s作为σ的估计值,利用估计值判断是否需对当天的生产过程进行检查?剔除(-3,+3)之外的数据,用剩下的数据估计μ和σ.(精确到0.01)
附:若随机变量Z服从正态分布N(μ,σ2),则P(μ-3σ
变式1、从某企业的某种产品中抽取500件,测量这些产品的一项质量指标值,由测量结果得如下频率直方图:
(1) 求这500件产品质量指标值的样本平均数 eq \x\t(x)和样本方差s2(同一组数据用该区间的中点值作代表,记作xi,i=1,2,…,7);
(2) 由频率直方图可以认为,这种产品的质量指标值X服从正态分布N(μ,σ2),其中μ近似为样本平均数 eq \x\t(x),σ2近似为样本方差s2.
①若使84.14%的产品的质量指标值高于企业制定的合格标准,则合格标准的质量指标值大约为多少?
②若该企业又生产了这种产品1 000件,且每件产品相互独立,则这1 000件产品质量指标值不低于12.14的件数最有可能是多少?
附:(xi- eq \x\t(x))2hi=3.46,3.46≈ eq \f(1,2)×2.632;若X~N(μ,σ2),则P(μ-σ
(1)求这200名学生每周阅读时间的样本平均数 SKIPIF 1 < 0 和样本方差 SKIPIF 1 < 0 (同一组的数据用该组区间中点值代表);
(2)由直方图可以看出,目前该校学生每周的阅读时间x大致服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 近似为样本平均数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 近似为样本方差 SKIPIF 1 < 0 .
①一般正态分布 SKIPIF 1 < 0 的概率都可以转化为标准正态分布 SKIPIF 1 < 0 的概率进行计算:若 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 利用直方图得到的正态分布,求 SKIPIF 1 < 0 ;
②从该高校的学生中随机抽取20名,记Z表示这20名学生中每周阅读时间超过10小时的人数,求Z的均值.参考数据: SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
方法总结:对于正态分布题型的数据分析,需要结合μ,σ的含义来进行理解,根据题设中如P(μ-σ
(附)随机变量X~N(μ,σ2),则P(μ-σ<X<μ+σ)=0.6826,P(μ-2σ<X<μ+2σ)=0.9544,P(u-3σ<X<μ+3σ)=0.9974.
A.32B.64C.128D.256
2、(多选)已知某校高二男生的身高X(单位:cm)服从正态分布N(175,16),且 SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A.该校高二男生的平均身高是175cm
B.该校高二男生身高的方差为4
C.该校高二男生中身高超过183cm的人数超过总数的3%
D.从该校高二男生中任选一人,身高超过180cm的概率与身高不超过170cm的概率相等
3、(多选)给出下列命题,其中正确的是( )
A.对于独立性检验 SKIPIF 1 < 0 的值越大,说明两事件相关程度越大.
B.若随机变量 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
C.若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
D.已知样本点 SKIPIF 1 < 0 组成一个样本,得到回归直线方程 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,剔除两个样本点 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 得到新的回归直线的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,则新的回归方程为 SKIPIF 1 < 0
4、(多选)下列命题中正确的是( )
A.已知一组数据6,6,7,8,10,12,则这组数据的50%分位数是7.5
B.已知随机变量 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
C.已知随机变量 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
D.已知经验回归方程 SKIPIF 1 < 0 ,则y与x具有负线性相关关系
5、已知随机变量 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ______.
6、习近平总书记在党的十九大报告中指出,保障和改善人民最关心最直接最现实的利益问题要从“让人民群众满意的事情”做起.2021年底某市城市公园建设基本完成,为了解市民对该项目的满意度,从该市随机抽取若干市民对该项目进行评分(满分100分),绘制成如图所示的频率分布直方图,并将分数从低到高分为四个等级:
(1)若市民的满意度评分相互独立,以满意度样本估计全市民满意度,现从全市民中随机抽取5人,求至少2人非常满意的概率;
(2)相关部门对该项目进行验收,验收的硬性指标是:全民对该项目的满意指数不低于0.8,否则该项目需要进行整改,根据你所学的统计知识,判断该项目能否通过验收,并说明理由;(注:满意指数= SKIPIF 1 < 0 )
(3)在等级为不满意的市民中,老人占 SKIPIF 1 < 0 ,现从该等级市民中按年龄分层抽取9人了解不满意的原因,并从中选取3人担任督导员.记X为老年督导员的人数,求X的分布列及数学期望E(X).
7、5G网络是第五代移动通信网络的简称,是新一轮科技革命最具代表性的技术之一.2020年初以来,我国5G网络正在大面积铺开.A市某调查机构为了解市民对该市5G网络服务质量的满意程度,从使用了5G手机的市民中随机选取了200人进行问卷调查,并将这200人根据其满意度得分分成以下6组: SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、…, SKIPIF 1 < 0 ,统计结果如图所示:
(1)由直方图可认为A市市民对5G网络满意度得分Z(单位:分)近似地服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 近似为样本平均数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 近似为样本的标准差s,并已求得 SKIPIF 1 < 0 .若A市恰有2万名5G手机用户,试估计这些5G手机用户中满意度得分位于区间 SKIPIF 1 < 0 的人数(每组数据以区间的中点值为代表);
(2)该调查机构为参与本次调查的5G手机用户举行了抽奖活动,每人最多有3轮抽奖活动,每一轮抽奖相互独立,中奖率均为 SKIPIF 1 < 0 .每一轮抽奖,奖金为100元话费且继续参加下一轮抽奖;若未中奖,则抽奖活动结束.现小王参与了此次抽奖活动,求小王所获话费总额X的数学期望.
参考数据:若随机变量Z服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
8、法国数学家庞加莱是个喜欢吃面包的人,他每天都会到同一家面包店购买一个面包.该面包店的面包师声称自己所出售的面包的平均质量是1000 SKIPIF 1 < 0 ,上下浮动不超过50 SKIPIF 1 < 0 .这句话用数学语言来表达就是:每个面包的质量服从期望为1000 SKIPIF 1 < 0 ,标准差为50 SKIPIF 1 < 0 的正态分布.
(1)已知如下结论:若 SKIPIF 1 < 0 ,从 SKIPIF 1 < 0 的取值中随机抽取 SKIPIF 1 < 0 个数据,记这 SKIPIF 1 < 0 个数据的平均值为 SKIPIF 1 < 0 ,则随机变量 SKIPIF 1 < 0 .利用该结论解决下面问题.
(i)假设面包师的说法是真实的,随机购买25个面包,记随机购买25个面包的平均值为 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 ;
(ii)庞加莱每天都会将买来的面包称重并记录,25天后,得到的数据都落在 SKIPIF 1 < 0 上,并经计算25个面包质量的平均值为 SKIPIF 1 < 0 .庞加莱通过分析举报了该面包师,从概率角度说明庞加莱举报该面包师的理由;
(2)假设有两箱面包(面包除颜色外,其他都一样),已知第一箱中共装有6个面包,其中黑色面包有2个;第二箱中共装有8个面包,其中黑色面包有3个.现随机挑选一箱,然后从该箱中随机取出2个面包.求取出黑色面包个数的分布列及数学期望.
附:
①随机变量 SKIPIF 1 < 0 服从正态分布 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;
②通常把发生概率小于 SKIPIF 1 < 0 的事件称为小概率事件,小概率事件基本不会发生.
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