题目
某居民新区居住 10000 户 ,夜间每户用电的概率都为 0.8,各户用电开关独立,求夜间用电户数在 7900 至 8100 之间的概率 ((2.5)=0.9938 )
某居民新区居住 10000 户 ,夜间每户用电的概率都为 0.8,各户用电开关独立,求夜间用电户数在 7900 至 8100 之间的概率 (
)
题目解答
答案
解:
设用电户数为X,则X~B(10000,0.8),E(X)=10000×0.8=8000
∴


故答案为:0.9876
解析
考查要点:本题主要考查二项分布的正态近似及其应用,涉及中心极限定理的理解和标准正态分布表的使用。
解题核心思路:
- 识别分布类型:用电户数服从二项分布$B(n=10000, p=0.8)$,但因样本量$n$极大,可用正态分布近似。
- 计算均值与方差:均值$\mu = np = 8000$,方差$\sigma^2 = np(1-p) = 1600$,标准差$\sigma = 40$。
- 标准化处理:将区间端点转换为标准正态变量$Z$,利用题目给定的$\Phi(2.5)=0.9938$计算概率差。
破题关键点:
- 正态近似条件:确认$n$足够大且$np$、$n(1-p)$均较大,保证近似有效性。
- 标准化公式:正确应用$Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$,避免计算错误。
- 对称性简化:利用$\Phi(-z) = 1 - \Phi(z)$简化计算。
设用电户数为$X$,则$X \sim B(10000, 0.8)$。根据中心极限定理,$X$近似服从正态分布$N(\mu, \sigma^2)$,其中:
- 均值:$\mu = np = 10000 \times 0.8 = 8000$
- 方差:$\sigma^2 = np(1-p) = 10000 \times 0.8 \times 0.2 = 1600$
- 标准差:$\sigma = \sqrt{1600} = 40$
将区间$[7900, 8100]$标准化为标准正态变量:
- 上限标准化:
$Z_1 = \frac{8100 - 8000}{40} = 2.5$ - 下限标准化:
$Z_2 = \frac{7900 - 8000}{40} = -2.5$
利用标准正态分布函数$\Phi(z)$计算概率:
$P(7900 \leq X \leq 8100) = \Phi(2.5) - \Phi(-2.5)$
根据对称性$\Phi(-2.5) = 1 - \Phi(2.5)$,代入已知$\Phi(2.5) = 0.9938$:
$P = 0.9938 - (1 - 0.9938) = 2 \times 0.9938 - 1 = 0.9876$