終於講到正態分布了,在此特別說明一下,本頭條關於數學知識的講解,重點是在於讓大家明白數學知識背後的含義,因為隻有深刻理解了其背後的含義,才能知其所以然,不然就很容易似懂非懂,遇到變形生疏的題目,難以跟所學知識點關聯上,也就不知道從何下手了。
一、正態分布數學表達
我們之前講述的二項分布、幾何分布,都是限定離散值數總數n的,也就是限定了試驗的總次數。而正態分布,恰恰相反,是不限定總試驗次數的,所以其n是可以無窮大的。凡是一個變量x,符合以下函數關係,稱為x符合正態分布,記為:
上述函數經過標準化後,稱為標準標準正態分布,記為,其函數形式為:
正態分布分布的曲線圖為:
標準正態分布圖
注意:
1、正態分布圖的y坐標值,表示的是概率密度,而不是概率,而正態分布曲線下的陰影麵積,是x取值-1至1之間範圍的總概率。很多人都誤以為正態分布圖的y值就是x值對應的概率值,這是錯誤的。
2、正態分布的均值(也就是值)的概率密度是最大的,以均值為中心,左右兩邊的概率密度是對稱的,因此,正態分布的均值、中位數都是一樣的。
3、由於正態分布函數,是關於概率密度的函數,所以求某個x值對應概率是沒有意義的,隻有求某個x值範圍的概率。其實某個x值範圍的概率,就是f(x)對某個x值範圍進行求定積分。
二、正態分布標準轉換
標準正態分布,其概率分布表如下:
這裏一定要注意,這個表的某個x值對應的概率,其實際含義是x值小於等於該值的範圍的累計概率,千萬別理解為,x值對應的概率。如上表中,x=1.0的概率值是0.8413,其含義是x<=1的範圍的累計概率值,也就是圖中紅色陰影部分的麵積。記為公式的話,就是:
對於非標準正態分布,可通過以下公式進行標準轉換(也叫Z轉換)後查表得出相應的概率值。
,所以
對於非標準正態分布概率計算,上述公式要明白,並能快速的把求某個x值範圍的概率,轉化為求某個z值範圍的概率,這樣就能通過查標準正態分布概率表獲得對應的概率值。
三、正態分布概率計算關係公式
關於正態分布概率計算,根據正態分布的左右對稱性,結合,可推導出以下關係公式:
四、二項分布與正態分布
在 高中概率統計專欄之三-二項分布 文章裏提過,當n值較大時,求大於某個x值範圍的概率,會出現需列舉計算很多個x值概率的問題,其實對於n值較大,二項分布就是無限近似於正態分布,可以采用正態分布概率計算公式來計算二項分布的範圍概率的,其滿足條件是:
也就是說,當二項分布的n值足夠大,使上述公式成立時,即可使用正態分布概率公式計算二項分布的範圍概率。其計算公式如下:
當 ,且,則
這裏要注意,計算Z值的公式裏的x的取值,需要在a的基礎上-0.5,具體是 還是-,是根據計算的概率是否包含a值來決定的,如果包含a值,那麽取a 0.5,如果不包含a值,則取a-0.5。根據正態分布對稱特征,容易推導出:
當P(x<a)或P(x>=a),不含a的概率,則計算Z值時,x取a-0.5
當P(x>a)或P(x<=a),含a的概率,則計算Z值時,x取a 0.5
這樣通過上述公式計算出Z值,再查標準正態分布概率表,即可獲得對應的概率值。
五、對立麵思維
在計算二項分布、幾何分布、正態分布概率時,我們一定要利用好對立麵思維,來找到更快捷的途徑來計算概率。因為這幾項概率分布,都遵守總概率等於1的原則,所以我們要求某個條件的概率,如果計算複雜,可以考慮從這個條件的對立麵去計算概率,根據總數為1的原則,正麵計算複雜,那就意味著反麵計算簡單。舉例:
正態分布下,要求,其對立麵就是,所以可以通過,求得的概率值。
二項分布下,n=15,求P(x>3),其對立麵就是P(x<4),其實就是求。
大家在麵對概率題目時,有時候多使用這種對立麵思維,解題立馬簡單了。
本文到此結束,希望對大家有所幫助呢。
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