3.(单选题) 设对目标独立地发射400发炮弹,已知每发炮弹的命中率为0.2,由中心极限定理,则命中60发~100发的概率可近似为( )A. Phi(2.5)B. 2Phi(2.5)-1C. 2Phi(1.5)-1D. 1-Phi(2.5)
A. $\Phi(2.5)$
B. 2$\Phi(2.5)-1$
C. 2$\Phi(1.5)-1$
D. 1-$\Phi(2.5)$
题目解答
答案
解析
本题考查中心极限定理在独立重复试验(二项分布)中的应用,核心是将二项分布近似为正态分布,再通过标准正态分布函数$\Phi(x)$计算概率。
**步骤1:判断分布类型
发射炮弹可视为独立重复试验,命中次数$X$服从二项分布$B(n,p)$\),其中:
- 试验次数$n=400$
- 命中率$p=0.2$\)
步骤2:计算二项分布的期望与方差
二项分布的期望和方差公式为:
$\mu = np = 400 \times 0.2 = 80$
$\sigma^^^2 = np(np(1-p) = 400 \times 0.2 \times 0.8 = 64 \implies \sigma = 8$
步骤3:用中心极限定理近似正态分布
当$n$较大时,二项分布$B(n,p)$近似正态分布$N(\mu, \sigma^2)$,即:
$X \sim N(80, 64)$
步骤4:标准化并计算概率
需求$P(60 \leq X \leq 100)$,标准化得:
$P(60 \leq X \leq 100) = P\left( \frac{60 - 80}{8} \leq Z \leq \frac{100 - 80}{8}) = P(-2.5 \leq Z \leq 2.5)$
其中$Z \sim N(0,1)$为标准正态变量,其分布函数为$\Phi(x)$,则:
$P(-2.5 \leq Z \leq 2.5) = \Phi(2.5) - \Phi(-2.5)$
由$\Phi(-x) = 1 - \Phi(x)$,得:
$\Phi(2.5) - \Phi(-2.5) = \Phi(2.5) - (1 - \Phi(2.5)) = 2\Phi(2.5) - 1$