1.0-1分布(两点分布)
则X的分布律为
或
如果一个随机变量X的分布律具有(2.2.2)的形式,则称X服从参数为p的0-1分布或两点分布,亦称伯努利分布.
2.二项分布
定义2.2.2若随机变量X的概率分布为
则称X服从参数为n,p的二项分布,记为X~B(n, p) .
二项分布的实际背景是做n次伯努利试验的成功次数X服从的分布,其中p为每次试验成功的概率.
下面举几个例子,说明如何应用二项分布来计算概率.
例2.2.5某人打靶,命中率为p = 0.8,独立重复射击5次,求:
(1)恰好命中两次的概率;
(2)至少命中两次的概率;
(3)至多命中四次的概率.
解 设X为命中数,则X~ B(5,0.8),
例2.2.6假设一部设备在一个工作日因故停用的概率为0.2.一周使用5个工作日可创利润10万元;使用4个工作日可创利润7万元;使用3个工作日只创利润2万元;停用3个及多于3个工作日则亏损2万元.求所创利润的概率分布.
解 设X为一周5个工作日停用的天数,则X ~ B(5, 0.2); Y为一周所创利润.一周所创利润Y为:
因此
例2.2.7某经理有7个顾问,对某决策征求意见,经理听取多数人的意见.若每位顾问提出正确意见的概率均为0.6,且相互独立,求经理作出正确决策的概率.
解 设提出正确意见的顾问人数为X,则X~ B(7,0.6) .经理作出正确决策的概率为
例2.2.8一种生物试验的费用比较昂贵,而每次试验取得成功的概率为0.4.如果试验者希望以0.95的概率至少取得一次成功,则至少应做几次试验?
解 设至少应做n次试验,X表示n次试验中取得成功的次数,则X~B(n, 0.4) .因为
所以
即至少应做6次试验.
例2.2.9 对某药物的疗效进行研究,假定这种药物对某种疾病的治愈率p=0.8.现有10个患者同时服此药,求至少有6个患者治愈的概率.
解 治愈人数X~ B(10,0.8),
注:这个概率是很大的,也即,如果治愈率确为0.8,则在10人中治愈人数少于6人的情况是很少出现的.因此,如果在一次实际试验中,发现10个病人中治愈不到6人,那么假定治愈率为0.8就值得怀疑了.
例2. 2. 10 (保险事业) 若一年中某类保险者的死亡率为0. 005. 现有1万人参加这类保险,试求在未来一年中在这些保险者里面,(1)有40人死亡的概率;(2)死亡人数不超过70 人的概率.
解 死亡人数X~ B(10000,0.005),
由于n = 10000很大,这个概率的计算量是很大的,为此,我们引入一个计算二项分布的近似公式.下面定理给出了近似计算公式的理论依据.
例2.2.11一本500页的书共有1000个错字,每个错字等可能出现在每一页上,试估计在给定的一页上至少有3个错字的概率.
解10万次生育中生三胞胎的次数X~B(100000, 0.0001).
用泊松近似公式,λ=np= 10,
直接用伯努利公式计算得
可见近似程度令人满意.
3.泊松分布
定义2.2.2若随机变量X的概率分布为
则称X服从参数为λ的泊松分布,记为X~P(λ) .
历史上,泊松分布作为二项分布的近似,于1837年由法国数学家泊松(Poisson)引入,主要描绘“稀有事件”计数资料统计规律的概率分布,后来成功地用于描绘随机质点在时间或空间上的分布.近几十年来,泊松分布日益显示其重要性,成为概率论中最重要的几个分布之一.许多随机现象服从泊松分布,例如,电话总机来电呼叫数,来到汽车站的乘客数等.因此,在运筹学及管理科学中,泊松分布占有很突出的地位.
我们把源源不断地出现在随机时刻的质点(或事件)形成的流,称作随机质点流.例如,到达商店的顾客、用户对某种商品质量的投诉、暴雨、交通事故、重大刑事案件、大震后的余震、到达某港口等待进港的货轮、纺纱机上的断头等所形成的随机质点流.
以v(t)表示在长为t的时间内出现的随机质点数.在相当广泛的情形下,随机变量v(t)服从参数为λ t的泊松分布:
其中λ是单位时间出现的随机质点的平均个数,称作质点流的强度.我们称服从泊松分布律的随机质点流为泊松随机质点流,简称泊松流.
例2.2.13通过某十字路口的汽车数服从泊松分布.若平均5秒钟有1辆汽车通过,求10秒钟内通过的汽车不少于2辆的概率.
解 设X为10秒内通过的汽车数,服从λ = 2的泊松分布,
例2.2.14某商店出售某种商品,据历史记录分析,每月销售量服从泊松分布,λ=5,问在月初进货时要库存多少件此种商品,才能以0.95的概率充分满足顾客的需要?
解 设需求量为X件,并设至少库存N件,则
查表得,必须取N = 10 .
例2.2.15一单位的内部交换台有300部分机,假设每部分机要外线的概率为3%,
(1)问最少要设几条外线,才能使呼叫外线的分机及时得到满足的概率不小于90 %?
(2)求同时呼叫外线的分机多于20部的概率α.
解 设300部分机中呼叫外线的有X部,则X ~ B(300, 0.03),由于n = 300较大,而p=0.03较小,所以它近似于参数λ=300×0.03=9的泊松分布.
(1)设k为需要设外线的最少条数,则应满足条件
利用泊松分布累积概率表,得
因此,最少应设13条外线,便可以不小于90%的概率使呼叫外线的分机及时得到满足.
(2)由泊松分布累积概率表,可知
即同时呼叫外线的分机多于20部的概率仅为0.44‰.
4.几何分布
定义2.2.2若随机变量X的概率分布为
则称X服从几何分布.
背景:在伯努利试验中,若记X为首次成功时所做的试验数,则X服从几何分布.
例2.2.16某人有n把钥匙,仅有一把能打开门,随机选一把试开,开后放回,直至打开为止,求第s次才打开门的概率.
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