一工厂生产的电子管寿命X(小时)服从正态分布N(160,σ2),若要求P(120<X≤200)≥0.8,允许σ最大不超过多少?
一工厂生产的电子管寿命X(小时)服从正态分布N(160,σ2),若要求P{120<X≤200}≥0.8,允许σ最大不超过多少?
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算及标准化转换,需要利用标准正态分布表求解参数。
解题核心思路:
- 标准化转换:将原正态变量$X$转化为标准正态变量$Z$,简化概率计算。
- 对称性应用:利用标准正态分布的对称性,将区间概率转化为单边概率的表达式。
- 临界值求解:通过查标准正态分布表,找到对应概率的临界值,进而解出$\sigma$的最大值。
破题关键点:
- 正确写出标准化后的概率表达式。
- 将双侧概率转化为单侧概率的线性关系。
- 准确查表确定临界值。
标准化转换:
设$Z = \dfrac{X - 160}{\sigma}$,则原概率可转化为:
$P\left( \dfrac{120 - 160}{\sigma} < Z \leq \dfrac{200 - 160}{\sigma} \right) = P\left( -\dfrac{40}{\sigma} < Z \leq \dfrac{40}{\sigma} \right) \geq 0.8$
对称性应用:
根据标准正态分布的对称性,有:
$P\left( -\dfrac{40}{\sigma} < Z \leq \dfrac{40}{\sigma} \right) = \Phi\left( \dfrac{40}{\sigma} \right) - \Phi\left( -\dfrac{40}{\sigma} \right) = 2\Phi\left( \dfrac{40}{\sigma} \right) - 1$
其中$\Phi(\cdot)$为标准正态分布的累积分布函数。
临界值求解:
根据题意,$2\Phi\left( \dfrac{40}{\sigma} \right) - 1 \geq 0.8$,即:
$\Phi\left( \dfrac{40}{\sigma} \right) \geq 0.9$
查标准正态分布表,当$\Phi(a) = 0.9$时,$a \approx 1.29$。因此:
$\dfrac{40}{\sigma} \geq 1.29 \quad \Rightarrow \quad \sigma \leq \dfrac{40}{1.29} \approx 31.25$