对于一个学生而言,来参加家长会的家长人数是一个随机变量,设一个学生无家长,1名家长,2名家长来参加会议的概率分别为0.05,0.8,0.15,若学校共有400名学生,设各学生参加会议的家长数相互独立,且服从同一分布。(1)求参加会议的家长数X超过450概率;(2)求有1名家长来参加会议的学生数不多于340的概率。
对于一个学生而言,来参加家长会的家长人数是一个随机变量,设一个学生无家长,1名家长,2名家长来参加会议的概率分别为0.05,0.8,0.15,若学校共有400名学生,设各学生参加会议的家长数相互独立,且服从同一分布。
(1)求参加会议的家长数X超过450概率;
(2)求有1名家长来参加会议的学生数不多于340的概率。
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查中心极限定理和棣莫佛-拉普拉斯定理的应用,涉及期望、方差的计算以及正态近似的概率计算。
解题思路:
- 问题(1):将总家长数视为独立同分布随机变量之和,利用中心极限定理近似为正态分布,计算指定概率。
- 问题(2):将学生人数视为二项分布,通过棣莫佛-拉普拉斯定理转化为正态分布,计算累积概率。
破题关键:
- 期望与方差的计算:正确计算单个学生家长数的期望和方差。
- 正态近似条件:确认样本量足够大(如n≥30),满足正态近似条件。
- 标准化处理:将实际值转化为标准正态变量Z,利用标准正态分布表查概率。
第(1)题
计算单个学生家长数的期望与方差
- 期望:
$E(X_i) = 0 \times 0.05 + 1 \times 0.8 + 2 \times 0.15 = 1.1$ - 方差:
$D(X_i) = (0^2 \times 0.05) + (1^2 \times 0.8) + (2^2 \times 0.15) - (1.1)^2 = 0.19$
应用中心极限定理
总家长数$X = X_1 + X_2 + \dots + X_{400}$近似服从正态分布:
$X \sim N(\mu_X, \sigma_X^2)$
其中:
$\mu_X = 400 \times 1.1 = 440, \quad \sigma_X^2 = 400 \times 0.19 = 76, \quad \sigma_X = \sqrt{76} \approx 8.7178$
计算概率
标准化后:
$P(X > 450) = P\left(Z > \frac{450 - 440}{8.7178}\right) = P(Z > 1.146)$
查标准正态分布表得:
$P(Z > 1.146) \approx 1 - 0.8743 = 0.1257$
第(2)题
确定二项分布参数
设$Y$为有1名家长的学生数,则:
$Y \sim B(n=400, p=0.8)$
均值与方差:
$\mu_Y = 400 \times 0.8 = 320, \quad \sigma_Y^2 = 400 \times 0.8 \times 0.2 = 64, \quad \sigma_Y = 8$
应用棣莫佛-拉普拉斯定理
标准化后:
$P(Y \leq 340) = P\left(Z \leq \frac{340 - 320}{8}\right) = P(Z \leq 2.5)$
查标准正态分布表得:
$P(Z \leq 2.5) \approx 0.9938$