从某企业生产的某种产品中抽取500件,测量这些产品的一项质量指标值,由测量结果得如图所示的频率分布直方图:↑频率/组距-|||-0.033-|||-square -|||---|||-8 = 质量指-|||-0.002 .- 标-|||-o 165 175 185 205 205 215 2(1)求这500件产品质量指标值的样本平均数x和样本方差s2(同一组中的数据用该组区间的中点值作代表);(2)由直方图可以认为,这种产品的质量指标Z服从正态分布N(μ,σ2),其中μ近似为样本平均数¯¯¯x,σ2近似为样本方差s2.(i)利用该正态分布,求P(187.8(ii)某用户从该企业购买了100件这种产品,记X表示这100件产品中质量指标值位于区间(187.8,212.2)的产品件数,利用(i)的结果,求EX.附:√150≈12.2.若Z~N(μ,σ2)则p(μ-σ
从某企业生产的某种产品中抽取500件,测量这些产品的一项质量指标值,由测量结果得如图所示的频率分布直方图:

(1)求这500件产品质量指标值的样本平均数x和样本方差s2(同一组中的数据用该组区间的中点值作代表);
(2)由直方图可以认为,这种产品的质量指标Z服从正态分布N(μ,σ2),其中μ近似为样本平均数¯¯¯x,σ2近似为样本方差s2.
(i)利用该正态分布,求P(187.8
(ii)某用户从该企业购买了100件这种产品,记X表示这100件产品中质量指标值位于区间(187.8,212.2)的产品件数,利用(i)的结果,求EX.
附:√150≈12.2.
若Z~N(μ,σ2)则p(μ-σ
题目解答
答案
解:(1)抽取产品质量指标值的样本平均数¯¯¯x和样本方差s2分别为
¯¯¯x=170×0.02+180×0.09+190×0.22+200×0.33+210×0.24+220×0.08+230×0.02=200,
s2=(-30)2×0.02+(-20)2×0.09+(-10)2×0.22+0×0.33+102×0.24+202×0.08+302×0.02=150.
(2)(i)由(1)知Z~N(200,150),从而
P(187.8
(ii)由(i)知,一件产品中质量指标值为于区间(187.8,212.2)的概率为0.6826,
依题意知X~B(100,0.6826),所以EX=100×0.6826=68.26.
解析
考查要点:
- 频率分布直方图的平均数与方差计算:利用各组中点值与频率计算样本平均数和方差。
- 正态分布的概率计算:根据经验法则,结合标准差范围求概率。
- 二项分布的期望:利用二项分布的期望公式计算期望值。
解题核心思路:
- 平均数与方差:通过中点值与频率加权求和计算平均数,再利用各中点值与平均数的离差平方加权求和计算方差。
- 正态分布应用:将区间转化为以均值为中心的标准差范围,直接应用经验概率。
- 期望计算:将单件产品的概率推广到100件产品的二项分布,直接应用期望公式。
破题关键点:
- 正确识别各组中点值与频率(如170对应0.02,180对应0.09等)。
- 理解正态分布的经验法则(如$\mu \pm \sigma$对应概率0.6826)。
- 区分二项分布与正态分布的应用场景。
第(1)题
样本平均数:
$\bar{x} = \sum (\text{中点值} \times \text{频率})$
样本方差:
$s^2 = \sum [(\text{中点值} - \bar{x})^2 \times \text{频率}]$
计算步骤
-
计算平均数:
$\begin{aligned} \bar{x} &= 170 \times 0.02 + 180 \times 0.09 + 190 \times 0.22 + 200 \times 0.33 \\ &\quad + 210 \times 0.24 + 220 \times 0.08 + 230 \times 0.02 \\ &= 200 \end{aligned}$ -
计算方差:
$\begin{aligned} s^2 &= (-30)^2 \times 0.02 + (-20)^2 \times 0.09 + (-10)^2 \times 0.22 \\ &\quad + 0^2 \times 0.33 + 10^2 \times 0.24 + 20^2 \times 0.08 + 30^2 \times 0.02 \\ &= 150 \end{aligned}$
第(2)题
(i) 求概率$P(187.8 < Z < 212.2)$
关键转换:
- $\mu = 200$,$\sigma = \sqrt{150} \approx 12.2$
- 区间$187.8$到$212.2$对应$\mu \pm \sigma$(即$200 \pm 12.2$)。
经验法则:
$P(\mu - \sigma < Z < \mu + \sigma) = 0.6826$
(ii) 求$EX$
二项分布期望:
- 单件产品概率$p = 0.6826$,总件数$n = 100$。
- 期望公式:
$EX = n \times p = 100 \times 0.6826 = 68.26$