《概率论与数理统计》教案 第9课 连续型随机变量及其概率分布.docx

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课题

连续型随机变量及其概率分布

课时

2课时(90min)

教学目标

知识技能目标:

理解连续型随机变量的概念,及其概率密度函数的性质

熟练掌握均匀分布、指数分布和正态分布,及其应用

素质目标:

(1)帮助学生树立正确看待随机现象的世界观,掌握统计估计的思想与方法

(2)训练学生的抽象思维、逻辑推理和发散思维的能力

教学重难点

教学重点:连续型随机变量的概念,及其概率密度函数的性质

教学难点:均匀分布、指数分布和正态分布的应用

教学方法

讲练结合法、问答法、讨论法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

课前任务

【教师】布置课前任务,和学生负责人取得联系,让其提醒同学通过APP或其他学习软件,搜集并了解连续型随机变量及其概率分布的相关知识

【学生】完成课前任务

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

互动导入

【教师】提出问题:

什么是连续型随机变量?

【学生】思考、讨论、回答

传授新知

【教师】通过大家的发言,引入新的知识点,讲解连续型随机变量及其概率密度

一、连续型随机变量及其概率密度

对离散型随机变量,可用分布律来刻画其概率分布情况;而对于非离散型随机变量,考虑对任意实数x,事件的概率没有多大意义.例如,等公共汽车的时间X,考虑它取某特定常数的概率,如.事实上,“等待公共汽车时间严格等于3分钟”这一事件几乎不可能发生,其概率为0.于是需要寻求另外的方法来刻画非离散型随机变量的概率分布,

【教师】提出概率密度的定义和性质

定义1设随机变量X的分布函数为,如果存在一个非负可积函数,使得对任意实数x,都有

,(2-17)

则称X为连续型随机变量,并称函数为X的概率密度函数(或分布密度函数),简称为概率密度(或分布密度),常记作.

由定义1以及微积分理论知,连续型随机变量的分布函数是连续函数,并且概率密度具有下列性质:

(1).(2-18)

(2).(2-19)

(3)对于任意实数,有

.(2-20)

(4)对任意实数.

(5)如果在点x处连续,则有

.(2-21)

需要指出的是,满足性质(1)和性质(2)的函数一定可以作为某一连续型随机变量的概率密度函数.

在几何图形上,概率密度曲线总是位于x轴上方,并且介于它和x轴之间的面积为1,随机变量落在区间的概率等于区间上曲线以下曲边梯形的面积,如图2-5所示.

(a)(b)

图2-5概率密度曲线

最后,对于连续型随机变量X,它取任一实数x的概率都是0,即

事实上,设,由于事件,所以

令,由的连续性,有.

连续型随机变量的这一特性是它与离散型随机变量的最大差异.这一特性也表明,概率为0的事件未必是不可能事件,同样概率为1的事件并不一定是必然事件.

根据这一特性,在计算连续型随机变量落在某一区间的概率时,可以不必区分该区间是开区间、闭区间,还是半开半闭区间,即

根据定义,性质5是显然成立的,则

因此当很小时,有.

上式说明密度函数在x处的函数值越大,则X取x附近值的概率就越大.因此密度函数并不是随机变量X取值x时的概率,而是随机变量X集中在该点附近的密集程度.这也意味着确实有“密度”的性质,所以称它为概率密度.

……(例题详见教材)

二、几种常见的连续型随机变量的分布

【教师】介绍几种常见的连续型随机变量的分布,及其应用

1.均匀分布

定义2如果连续型随机变量X的概率密度为

(2-22)

则称X在区间上服从均匀分布,记作.X的分布函数为

(2-23)

X的概率密度和分布函数的图形如图2-6所示.

(a)(b)

图2-6均匀分布的概率密度和分布函数

如果,那么对于满足的任意实数c,d,都有

.(2-24)

此时表明随机变量X落在区间的任一子区间内的概率,只依赖于子区间的长度,且与该子区间的长度成正比,而与子区间的位置无关,这说明X落在内任意等长的子区间内的概率是相等的,所以均匀分布也称为等概率分布.(...例子详见教材)

2.指

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