题目
设测量某件物品时的随机误差approx U(-5,5),求在100次独立重复测量中,测量的随机误差的绝对值大于3的次数超过两次的概率.
设测量某件物品时的随机误差
,求在100次独立重复测量中,测量的随机误差的绝对值大于3的次数超过两次的概率.
题目解答
答案
表示X服从区间
上的均匀分布,则X的概率密度函数为
,则
3\right)=1-P\left(\left|X\right|\le3\right)=1-\int_{-3}^3f\left(x\right)dx" data-width="440" data-height="57" data-size="6777" data-format="png" style="max-width:100%">
,
用Y表示100次测量中误差的绝对值大于3的次数,则Y服从参数为
的二项分布,则Y的分布律为
,则超过两次的概率为
2\right)=1-P\left(Y\le2\right)=1-\sum_{k=0}^2P\left(Y=k\right)" data-width="431" data-height="68" data-size="6185" data-format="png" style="max-width:100%">
.
解析
考查要点:本题综合考查均匀分布的概率计算和二项分布的应用,需要学生理解独立重复试验中事件发生次数的概率模型。
解题核心思路:
- 确定单次测量误差绝对值大于3的概率:利用均匀分布的概率密度函数,计算区间长度对应的概率。
- 建立二项分布模型:将100次独立测量视为二项分布试验,计算“超过两次发生”的概率,转化为求累积概率的补集。
破题关键点:
- 均匀分布的概率计算:明确均匀分布的概率仅与区间长度相关。
- 二项分布的公式应用:正确写出二项分布的概率表达式,并注意求和范围的转换($P(Y > 2) = 1 - P(Y \leq 2)$)。
1. 计算单次误差绝对值大于3的概率
- 随机误差$X \sim U(-5,5)$,概率密度函数为:
$f(x) = \begin{cases} \dfrac{1}{10}, & -5 < x < 5, \\ 0, & \text{其他}. \end{cases}$ - 计算$P(|X| > 3)$:
$P(|X| > 3) = P(X < -3 \text{ 或 } X > 3) = \frac{\text{有利区间长度}}{\text{总区间长度}} = \frac{(-3 - (-5)) + (5 - 3)}{5 - (-5)} = \frac{4}{10} = \frac{2}{5}.$
2. 建立二项分布模型
- 设$Y$为100次测量中误差绝对值大于3的次数,则$Y \sim B(100, \frac{2}{5})$。
- 概率质量函数为:
$P(Y = k) = C_{100}^k \left(\frac{2}{5}\right)^k \left(\frac{3}{5}\right)^{100 - k}, \quad k = 0,1,\dots,100.$ - 超过两次的概率:
$P(Y > 2) = 1 - P(Y \leq 2) = 1 - \sum_{k=0}^2 C_{100}^k \left(\frac{2}{5}\right)^k \left(\frac{3}{5}\right)^{100 - k}.$