题目
[题目]生产线生产的产品成箱包装,每箱的重量-|||-是随机的,假设每箱平均重50千克,标准差为5千-|||-克,若用最大载重量为5吨的汽车承运,试利用中-|||-心极限定理说明每辆车最多可以装多少箱,才能保-|||-障不超载的概率大于0.977. (★)(2)=0.977, 其中^4(x)是标-|||-准正态分布函数)。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查中心极限定理的应用,以及如何利用正态分布的概率性质解决实际问题。
解题核心思路:
- 识别问题类型:题目要求确定在不超载的概率下最多能装多少箱,属于正态近似求解临界值的问题。
- 构建模型:将每箱重量视为独立同分布的随机变量,总重量为它们的和。
- 应用中心极限定理:总重量近似服从正态分布,通过标准化转化为标准正态分布的概率计算。
- 解不等式:根据给定概率对应的分位数,建立不等式求解最大箱数。
破题关键点:
- 正确计算总重量的均值与标准差:均值为$50n$,标准差为$5\sqrt{n}$。
- 标准化过程:将总重量不超过5000千克的条件转化为标准正态分布的分位数。
- 不等式方向:注意概率对应的分位数为2时,标准化后的表达式需大于等于2。
设第$i$箱的重量为$X_i$(单位:千克),$n$为所求箱数。根据题意:
- $X_i$独立同分布,均值$E(X_i)=50$,标准差$\sqrt{D(X_i)}=5$。
- 总重量$S_n = X_1 + X_2 + \cdots + X_n$,其均值为$E(S_n)=50n$,标准差为$\sqrt{D(S_n)}=5\sqrt{n}$。
应用中心极限定理:
当$n$较大时,$S_n$近似服从正态分布$N(50n, 25n)$。标准化后:
$Z = \frac{S_n - 50n}{5\sqrt{n}} \sim N(0,1)$
概率条件转化:
要求$P(S_n \leq 5000) \geq 0.977$,即:
$P\left(\frac{S_n - 50n}{5\sqrt{n}} \leq \frac{5000 - 50n}{5\sqrt{n}}\right) \geq 0.977$
根据$\Phi(2)=0.977$,得:
$\frac{5000 - 50n}{5\sqrt{n}} \geq 2$
解不等式:
化简得:
$\frac{1000 - 10n}{\sqrt{n}} \geq 2 \quad \Rightarrow \quad 1000 - 10n \geq 2\sqrt{n}$
令$t = \sqrt{n}$,方程变为:
$10t^2 + 2t - 1000 \leq 0$
解得正根$t \approx 9.9005$,即$n \approx t^2 \approx 98.0199$。因此,最多可装98箱。