每个正常男性成人血液中每毫升所含的白细胞数的数学期望为7300,标准差为700。现准备随机抽查100个正常男性成人的血液,记第i个被抽查人的血液中每毫升所含的白细胞数为X_i,i=1,2,...,100。记overline(X)=(1)/(100)sum_(i=1)^100X_i,已知phi(1)=0.8413,则概率P(7230leqoverline(X)leq7370)的近似值为A. 0.8413B. 0.6826C. 0.3174D. 0.1587
A. 0.8413
B. 0.6826
C. 0.3174
D. 0.1587
题目解答
答案
解析
本题考查中心极限定理的应用。解题思路是先根据已知条件确定$X_i$的期望和方差,再利用中心极限定理得出$\overline{X}$的近似分布,最后将所求概率转化为标准正态分布的概率进行计算。
步骤一:确定$X_i$的期望和方差
已知每个正常男性成人血液中每毫升所含的白细胞数的数学期望为$7300$,标准差为$700$,即$E(X_i)=7300$,$D(X_i)=700^2$,$i = 1,2,\cdots,100$。
步骤二:计算$\overline{X}$的期望和方差
根据期望和方差的性质:
- 期望:$E(\overline{X}) = E(\frac{1}{100}\sum_{i = 1}^{100}X_i)=\frac{1}{100}\sum_{i = 1}^{100}E(X_i)$,因为$E(X_i)=7300$,所以$E(\overline{X})=\frac{1}{100}\times100\times7300 = 7300$。
- 方差:$D(\overline{X}) = D(\frac{1}{100}\sum_{i = 1}^{100}X_i)=\frac{1}{100^2}\sum_{i = 1}^{100}D(X_i)$,因为$D(X_i)=700^2$,所以$D(\overline{X})=\frac{1}{100^2}\times100\times700^2 = 4900$。
步骤三:根据中心极限定理确定$\overline{X}$的近似分布
由中心极限定理可知,当$n$充分大(本题$n = 100$)时,$\overline{X}$近似服从正态分布$N(E(\overline{X}),D(\overline{X}))$,即$\overline{X}\sim N(7300,4900)$。
步骤四:将所求概率转化为标准正态分布的概率
令$Z = \frac{\overline{X} - E(\overline{X})}{\sqrt{D(\overline{X})}}=\frac{\overline{X} - 7300}{70}$,则$Z\sim N(0,1)$。
$P(7230\leq\overline{X}\leq7370)=P(\frac{7230 - 7300}{70}\leq\frac{\overline{X} - 7300}{70}\leq\frac{7370 - 7300}{70})$
$=P(-1\leq Z\leq1)$
根据标准正态分布的性质$P(-1\leq Z\leq1)=\varPhi(1)-\varPhi(-1)$,又因为$\varPhi(-1)=1 - \varPhi(1)$,所以$P(-1\leq Z\leq1)=\varPhi(1)-(1 - \varPhi(1)) = 2\varPhi(1) - 1$。
已知$\varPhi(1)=0.8413$,则$P(-1\leq Z\leq1)=2\times0.8413 - 1 = 0.6826$。