题目
设分析某铁矿石中 (Fc) 的质量分数时,所得结果符合正态分布。已知测定结果平均值 bar(x) 为 52.43%,标准偏差 sigma 为 0.06%,试证明下列结论:重复测定 20 次,有 19 次测定结果落在 52.32%sim 52.54% 范围内。
设分析某铁矿石中 $\text{Fc}$ 的质量分数时,所得结果符合正态分布。已知测定结果平均值 $\bar{x}$ 为 $52.43\%$,标准偏差 $\sigma $ 为 $0.06\%$,试证明下列结论:重复测定 $20$ 次,有 $19$ 次测定结果落在 $52.32\%\sim 52.54\%$ 范围内。
题目解答
答案
$19$
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算及实际应用,需要理解如何将测量数据转化为标准正态分布,进而计算特定区间内的概率,并结合重复试验次数得出期望值。
解题核心思路:
- 确定区间范围对应的z分数:将题目给定的区间上下限转化为标准正态分布的z值。
- 计算区间概率:通过标准正态分布表或公式求出该z范围内的概率。
- 计算期望次数:用总试验次数乘以区间概率,得到期望落在该区间的次数。
破题关键点:
- 对称区间的z分数计算:区间对称分布于平均值两侧,需分别计算上下限的z值。
- 概率的准确查找:通过标准正态分布表精确查找z值对应的累积概率。
- 期望值的合理性判断:结合概率与总次数,判断题目结论的合理性。
步骤1:计算区间对应的z分数
测定结果服从正态分布 $N(\mu=52.43\%, \sigma=0.06\%)$,区间为 $[52.32\%, 52.54\%]$。
- 下限对应的z分数:
$z_1 = \frac{52.32 - 52.43}{0.06} = \frac{-0.11}{0.06} \approx -1.83$ - 上限对应的z分数:
$z_2 = \frac{52.54 - 52.43}{0.06} = \frac{0.11}{0.06} \approx 1.83$
步骤2:查找标准正态分布表求概率
- 单边概率:$P(Z \leq 1.83) \approx 0.9656$(查表或计算得)。
- 区间概率:
$P(-1.83 \leq Z \leq 1.83) = 2 \times 0.9656 - 1 = 0.9312$
即测定结果落在该区间的概率为 $93.12\%$。
步骤3:计算期望次数
重复测定20次,期望落在区间内的次数为:
$20 \times 0.9312 \approx 18.62$
由于实际次数为整数,且题目允许近似,可得 19次,与题目结论一致。