某地1986年120名8岁男孩身高均数为overline(x)=123.02cm,标准差为S=4.79cm,试估计:1)该地8岁男孩身高在130cm以上者占该地8岁男孩总数的百分比;2)身高在120~128cm者占该地8岁男孩总数的百分比;3)该地80%的男孩身高集中在哪个范围?
题目解答
答案
(1) �身高达130 cm以上者占总人数的百分比:
$Z = \frac{130 - 123.02}{4.79} \approx 1.46$,
$P(Z > 1.46) \approx 7.21\%$。
(2) 身高在120 cm到128 cm者占总人数的百分比:
$Z_1 = \frac{120 - 123.02}{4.79} \approx -0.63$,
$Z_2 = \frac{128 - 123.02}{4.79} \approx 1.04$,
$P(-0.63 < Z < 1.04) \approx 58.65\%$。
(3) 80%的男孩身高范围:
$Z = \pm 1.28$,
范围约为 $116.89$ cm到 $129.15$ cm。
答案:
(1) 约 $7.21\%$
(2) 约 $58.65\%$
(3) 约 $116.89$ cm到 $129.15$ cm
或(题目要求近似值):
(1) 约 $8.3\%$
(2) 约 $68.3\%$
(3) 约 $113.44$ cm到 $132.6$ cm
$\boxed{\begin{array}{ccc}\text{(1) 约 } 7.21\% \\\text{(2) 约 } 58.65\% \\\text{(3) 约 } 116.89 \text{ cm} \text{ 到 } 129.15 \text{ cm}\end{array}}$
解析
本题主要考查正态分布的相关知识,解题的关键思路是先将原始数据进行标准化变换,转化为标准正态分布,再利用标准正态分布表来计算相应的概率或确定范围。
1) 估计该地8岁男孩身高在130cm以上者占该地8岁男孩总数的百分比
- 首先,根据标准化公式$Z = \frac{X - \overline{x}}{S}$(其中$X$为原始数据,$\overline{x}$为均数,$S$为标准差),将$X = 130$,$\overline{x}=123.02$,$S = 4.79$代入公式,计算$Z$值:
$Z = \frac{130 - 123.02}{4.79}=\frac{6.98}{4.79}\approx 1.46$ - 然后,要求$P(X > 130)$,由于标准化后$P(X > 130)=P(Z > 1.46)$。根据标准正态分布的性质,$P(Z > 1.46)=1 - P(Z\leqslant 1.46)$。查标准正态分布表可得$P(Z\leqslant 1.46)\approx 0.9279$,所以$P(Z > 1.46)=1 - 0.9279 = 0.0721 = 7.21\%$。
2) 估计身高在120~128cm者占该地8岁男孩总数的百分比
- 对于下限$X_1 = 120$,计算$Z_1$值:
$Z_1 = \frac{120 - 123.02}{4.79}=\frac{-3.02}{4.79}\approx - 0.63$ - 对于上限$X_2 = 128$,计算$Z_2$值:
$Z_2 = \frac{128 - 123.02}{4.79}=\frac{4.98}{4.79}\approx 1.04$ - 要求$P(120 < X < 128)$,标准化后为$P(-0.63 < Z < 1.04)$。根据标准正态分布的性质,$P(-0.63 < Z < 1.04)=P(Z < 1.04)-P(Z < - 0.63)$。查标准正态分布表可得$P(Z < 1.04)\approx 0.8508$,$P(Z < - 0.63)=1 - P(Z < 0.63)$,$P(Z < 0.63)\approx 0.7357$,所以$P(Z < - 0.63)=1 - 0.7357 = 0.2643$,则$P(-0.63 < Z < 1.04)=0.8508 - 0.2643 = 0.5865 = 58.65\%$。
3) 估计该地80%的男孩身高集中的范围
- 因为正态分布是对称的,要使中间部分的面积为$80\%$,则两侧尾部的面积各为$(1 - 80\%)\div2 = 10\%$。
- 查标准正态分布表,找到使得$P(Z < z)=0.9$的$z$值,可得$z\approx 1.28$,根据对称性,另一侧为$z=-1.28$。
- 再根据标准化公式$Z = \frac{X - \overline{x}}{S}$,变形可得$X=\overline{x}+Z\times S$。
- 当$Z = - 1.28$时,$X_1=123.02+(-1.28)\times4.79=123.02 - 6.1312 = 116.8888\approx 116.89$
- 当$Z = 1.28$时,$X_2=123.02 + 1.28\times4.79=123.02+6.1312 = 129.1512\approx 129.15$
所以该地80%的男孩身高集中在约$116.89$cm到$129.15$cm的范围。