题目
一个袋子中有100个大小相同的球,其中有40个黄球、60个白球,从中随机地摸出20个球作为样本.用X表示样本中黄球的个数.(1)分别就有放回摸球和不放回摸球,求X的分布列;(2)分别就有放回摸球和不放回摸球,用样本中黄球的比例估计总体中黄球的比例,求误差不超过0.1的概率.
一个袋子中有100个大小相同的球,其中有40个黄球、60个白球,从中随机地摸出20个球作为样本.用X表示样本中黄球的个数.
(1)分别就有放回摸球和不放回摸球,求X的分布列;
(2)分别就有放回摸球和不放回摸球,用样本中黄球的比例估计总体中黄球的比例,求误差不超过0.1的概率.
(1)分别就有放回摸球和不放回摸球,求X的分布列;
(2)分别就有放回摸球和不放回摸球,用样本中黄球的比例估计总体中黄球的比例,求误差不超过0.1的概率.
题目解答
答案
解:(1)对于有放回摸球,每次摸到黄球的概率为0.4,且各次试验之间的结果是独立的,因此X∼B(20,0.4),X的分布列为:
${p}_{1k}=P(X=k)={C}_{20}^{k}×0.{4}^{k}×0.{6}^{20-k}$,k=0,1,2,…,20,
E(X)=np=20×0.4=8,
对于不放回摸球,各次试验的结果不独立,X服从超几何分布,X的分布列为:
${p}_{2k}=P(X=k)=\frac{{C}_{40}^{k}{C}_{60}^{20-k}}{{C}_{100}^{20}}$,k=0,1,2,…,20,
$E(X)=\frac{nM}{N}=\frac{20×40}{100}=8$;
(2)利用统计软件可以计算出两个分布列具体的概率值(精确到0.0001),如下表所示:
样本中黄球的比例${f}_{20}=\frac{X}{20}$是一个随机变量,根据上表,计算得,
有放回摸球:P(|f20-0.4|≤0.1)=P(6≤X≤10)≈0.7469,
不放回摸球:P(|f20-0.4|≤0.1)=P(6≤X≤10)≈0.7988,
因此在相同的误差限制下,采用不放回摸球估计的结果更可靠些,
两种摸球方式下,随机变量X分别服从二项分布和超几何分布,虽然这两种分布有相等的均值(都是8),但从两种分布的概率分布图(下图)看,超几何分布更集中在均值附近,

二项分布和超几何分布都可以描述随机抽取的n件产品中次品数的分布规律,并且二者的均值相同,对于不放回抽样,当n远远小于N时,每抽取一次后,对N的影响很小,此时,超几何分布可以用二项分布近似.
${p}_{1k}=P(X=k)={C}_{20}^{k}×0.{4}^{k}×0.{6}^{20-k}$,k=0,1,2,…,20,
E(X)=np=20×0.4=8,
对于不放回摸球,各次试验的结果不独立,X服从超几何分布,X的分布列为:
${p}_{2k}=P(X=k)=\frac{{C}_{40}^{k}{C}_{60}^{20-k}}{{C}_{100}^{20}}$,k=0,1,2,…,20,
$E(X)=\frac{nM}{N}=\frac{20×40}{100}=8$;
(2)利用统计软件可以计算出两个分布列具体的概率值(精确到0.0001),如下表所示:
| k | p1k | p2k | k | p1k | p2k |
| 0 | 0.00004 | 0.00001 | 11 | 0.07099 | 0.06376 |
| 1 | 0.00049 | 0.00015 | 12 | 0.03550 | 0.02667 |
| 2 | 0.00309 | 0.00135 | 13 | 0.01456 | 0.00867 |
| 3 | 0.01235 | 0.00714 | 14 | 0.00485 | 0.00217 |
| 4 | 0.03499 | 0.02551 | 15 | 0.00129 | 0.00041 |
| 5 | 0.07465 | 0.06530 | 16 | 0.00027 | 0.00006 |
| 6 | 0.12441 | 0.12422 | 17 | 0.00004 | 0.00001 |
| 7 | 0.16588 | 0.17972 | 18 | 0.00000 | 0.00000 |
| 8 | 0.17971 | 0.20078 | 19 | 0.00000 | 0.00000 |
| 9 | 0.15974 | 0.17483 | 20 | 0.00000 | 0.00000 |
| 10 | 0.11714 | 0.11924 |
有放回摸球:P(|f20-0.4|≤0.1)=P(6≤X≤10)≈0.7469,
不放回摸球:P(|f20-0.4|≤0.1)=P(6≤X≤10)≈0.7988,
因此在相同的误差限制下,采用不放回摸球估计的结果更可靠些,
两种摸球方式下,随机变量X分别服从二项分布和超几何分布,虽然这两种分布有相等的均值(都是8),但从两种分布的概率分布图(下图)看,超几何分布更集中在均值附近,

二项分布和超几何分布都可以描述随机抽取的n件产品中次品数的分布规律,并且二者的均值相同,对于不放回抽样,当n远远小于N时,每抽取一次后,对N的影响很小,此时,超几何分布可以用二项分布近似.