题目
12.[单选题]测得某型号螺丝钉的重量是相互独立同分布的随机变量,其期望是1两,标准差是0.1两,由中心极限定理,100个该型号螺丝钉总重量不超过10.2斤的概率近似为( )A. Φ(2)B. Φ(1)C. Φ(89.8)D. 1-Φ(89.8)
12.[单选题]
测得某型号螺丝钉的重量是相互独立同分布的随机变量,其期望是1两,标准差是0.1两,由中心极限定理,100个该型号螺丝钉总重量不超过10.2斤的概率近似为( )
A. Φ(2)
B. Φ(1)
C. Φ(89.8)
D. 1-Φ(89.8)
题目解答
答案
A. Φ(2)
解析
本题考查考查中心极限定理的应用。解题思路是先根据已知条件求出$100$个该型号螺丝钉总重量的期望和方差,再将总重量不超过$10..2$斤的概率转化为标准正态分布的概率,最后根据标准分布的概率求出近似概率。
下面下面进行详细的计算:
设$X_i$表示第$i$个该型号螺丝钉的重量,$i = 1,2,\cdots,100$,已知$E(X_i)=1$两,$D(X_i)=0.1^2$两。
- **步骤一:求\(100个该型号螺丝钉总重量的期望)**
设$Y=\sum_{i = 1}^{100}X_i$表示$100$个该型号螺丝钉的总重量,根据期望的性质$E(Y)=E(\sum_{i = 1}^{100}X_i)=\sum_{i = 1}^{100}E(X_i)$,可得:
$100个该型号螺丝钉总重量的期望)\(E(Y)=\sum_{i = 1}^{100}E(X(X(X_i)=100\times1 = 100$两。 - 步骤二:求(100个该型号螺丝钉总重量的方差)
根据方差的性质$D(Y)=D(\sum_{i = 1}^{100}X_i)=\sum_{i = 1^{100}D(X_i)$(因为$X_i$相互独立),可得:
(1000个该型号螺丝钉重量的方差)$D(Y)=\sum_{i = 1}^{100}D(X_i)=100\times0.1^2 = 1$两。 - 步骤三:将总重量不超过$10.2$斤的概率转化为标准分布的概率
已知$1$斤$= 10$两,将$10.2$斤转化为两可得$0.2\times10 = 2$两。
设$Z=\frac{Y - E(Y)\}/\sqrt{D(Y)\}$,则$Z$近似服从标准正态分布$N(0,1)$。
求$P(Y\leq10.2\times10)$,即$P(Y\leq102)$,将其转化为标准分布的概率可得:
$P(Y\leq102)=P\left(\frac{Y - E(Y比较(Y)}{\sqrt{D(Y)}}\leq\frac{102 - E(Y)}{\sqrt{D(Y)}}\right)=P\left(Z\leq\frac{102 - 0}{\sqrt{1}}\right)=P(Z\leq2)$。 - 步骤四:根据标准分布的概率求出近似概率
根据标准正态分布的性质,$P(Z\leq2)=\varPhi(2)$,其中$\varPhi(2)$表示标准正态分布在$2$处的累积分布函数。