题目
填空题(共3题,15.0分)3.(5.0分)某批元器件的一等品率为0.5,现随机取400件,则根据中心极限定理知其中有180到220件一等品的概率近似为_____.(Phi(2)=0.9772,Phi(x)是N(0,1)的分布函数)
填空题(共3题,15.0分)
3.(5.0分)某批元器件的一等品率为0.5,现随机取400件,则根据中心极限定理知其中有180到220件一等品的概率近似为_____.($\Phi(2)=0.9772$,$\Phi(x)$是N(0,1)的分布函数)
题目解答
答案
为了求解这个问题,我们需要使用中心极限定理。中心极限定理指出,对于一个 sufficiently large $ n $ (样本量足够大) 的二项分布 $ B(n, p) $,可以近似地用正态分布 $ N(np, np(1-p)) $ 来表示。
在这个问题中,我们有:
- $ n = 400 $ (样本量)
- $ p = 0.5 $ (一等品率)
首先,我们计算 $ np $ 和 $ np(1-p) $:
\[
np = 400 \times 0.5 = 200
\]
\[
np(1-p) = 400 \times 0.5 \times 0.5 = 100
\]
根据中心极限定理,二项分布 $ B(400, 0.5) $ 可以近似为正态分布 $ N(200, 100) $。
我们希望求解的是有180到220件一等品的概率,即 $ P(180 \leq X \leq 220) $。
为了使用标准正态分布表,我们需要将 $ X $ 转换为标准正态变量 $ Z $。标准正态变量 $ Z $ 的计算公式为:
\[
Z = \frac{X - \mu}{\sigma}
\]
其中 $ \mu = np = 200 $ 和 $ \sigma = \sqrt{np(1-p)} = \sqrt{100} = 10 $。
将 $ X = 180 $ 和 $ X = 220 $ 转换为 $ Z $:
\[
Z_1 = \frac{180 - 200}{10} = -2
\]
\[
Z_2 = \frac{220 - 200}{10} = 2
\]
现在,我们求 $ P(-2 \leq Z \leq 2) $。根据标准正态分布的对称性,有:
\[
P(-2 \leq Z \leq 2) = \Phi(2) - \Phi(-2) = \Phi(2) - (1 - \Phi(2)) = 2\Phi(2) - 1
\]
已知 $ \Phi(2) = 0.9772 $:
\[
P(-2 \leq Z \leq 2) = 2 \times 0.9772 - 1 = 1.9544 - 1 = 0.9544
\]
因此,有180到220件一等品的概率近似为 $\boxed{0.9544}$。
解析
步骤 1:确定二项分布参数
根据题目,元器件的一等品率为0.5,随机取400件,因此二项分布的参数为n=400,p=0.5。
步骤 2:计算二项分布的均值和方差
二项分布的均值μ=np=400×0.5=200,方差σ²=np(1-p)=400×0.5×0.5=100,标准差σ=√100=10。
步骤 3:应用中心极限定理
根据中心极限定理,当n足够大时,二项分布可以近似为正态分布N(μ, σ²)。因此,我们用正态分布N(200, 100)来近似二项分布B(400, 0.5)。
步骤 4:计算概率
我们需要计算有180到220件一等品的概率,即P(180≤X≤220)。将X转换为标准正态变量Z,计算Z1和Z2:
\[ Z_1 = \frac{180 - 200}{10} = -2 \]
\[ Z_2 = \frac{220 - 200}{10} = 2 \]
因此,P(180≤X≤220) = P(-2≤Z≤2) = Φ(2) - Φ(-2) = Φ(2) - (1 - Φ(2)) = 2Φ(2) - 1 = 2×0.9772 - 1 = 0.9544。
根据题目,元器件的一等品率为0.5,随机取400件,因此二项分布的参数为n=400,p=0.5。
步骤 2:计算二项分布的均值和方差
二项分布的均值μ=np=400×0.5=200,方差σ²=np(1-p)=400×0.5×0.5=100,标准差σ=√100=10。
步骤 3:应用中心极限定理
根据中心极限定理,当n足够大时,二项分布可以近似为正态分布N(μ, σ²)。因此,我们用正态分布N(200, 100)来近似二项分布B(400, 0.5)。
步骤 4:计算概率
我们需要计算有180到220件一等品的概率,即P(180≤X≤220)。将X转换为标准正态变量Z,计算Z1和Z2:
\[ Z_1 = \frac{180 - 200}{10} = -2 \]
\[ Z_2 = \frac{220 - 200}{10} = 2 \]
因此,P(180≤X≤220) = P(-2≤Z≤2) = Φ(2) - Φ(-2) = Φ(2) - (1 - Φ(2)) = 2Φ(2) - 1 = 2×0.9772 - 1 = 0.9544。