题目
设各零件的重量都是随机变量,它们相互独立且服从相同的分布,其数学期望为0.5kg,均方差为0.1kg,问:5000只零件的总重量超过2510kg的概率是多少?
设各零件的重量都是随机变量,它们相互独立且服从相同的分布,其数学期望为0.5kg,均方差为0.1kg,问:5000只零件的总重量超过2510kg的概率是多少?
题目解答
答案
【答案】
$0.0786$
解析
考查要点:本题主要考查中心极限定理的应用,以及如何将实际问题转化为标准正态分布的概率计算。
解题核心思路:
- 确定总重量的期望与方差:利用独立同分布随机变量和的性质,计算总重量的期望和方差。
- 应用中心极限定理:当零件数量足够大时,总重量近似服从正态分布。
- 标准化处理:将总重量超过2510kg的问题转化为标准正态分布的概率计算。
破题关键点:
- 均方差的正确使用:题目中“均方差”指标准差,需先计算方差(标准差的平方)。
- 总和的方差计算:总方差为单个零件方差乘以零件数量。
- Z值的准确计算:标准化时需用总重量的标准差,而非单个零件的标准差。
1. 计算总重量的期望与方差
- 期望:单个零件期望为 $0.5$ kg,总重量期望为:
$E(X) = 5000 \times 0.5 = 2500 \, \text{kg}$ - 方差:单个零件方差为 $(0.1)^2 = 0.01$ kg²,总重量方差为:
$D(X) = 5000 \times 0.01 = 50 \, \text{kg}^2$ - 标准差:
$\sigma = \sqrt{50} \approx 7.0711 \, \text{kg}$
2. 应用中心极限定理
总重量 $X$ 近似服从正态分布:
$X \sim N(2500, 50)$
3. 标准化处理
求 $P(X > 2510)$,转化为标准正态分布:
$Z = \frac{2510 - 2500}{\sqrt{50}} \approx \frac{10}{7.0711} \approx 1.4142$
4. 查标准正态分布表
- $Z = 1.41$ 对应累积概率为 $0.9207$,右侧概率为:
$1 - 0.9207 = 0.0793$ - 更精确计算(如使用线性插值或计算工具)得:
$P(Z > 1.4142) \approx 0.0786$