四川省宜宾市一中高二数学下学期第十二周正态分布教学设计.doc
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1、正态分布【教学目标】1. 了解正态分布的意义,掌握正态分布曲线的主要性质及正态分布的简单应用。2. 了解假设检验的基本思想,会用质量控制图对产品的质量进行检测,对生产过程进行控制。【教学重难点】教学重点:1.正态分布曲线的特点;2.正态分布曲线所表示的意义.教学难点:1.在实际中什么样的随机变量服从正态分布;2正态分布曲线所表示的意义.【教学过程】一、 设置情境,引入新课这是一块高尔顿板,让一个小球从高尔顿板上方的通道口落下,小球在下落的过程中与层层小木块碰撞,最后掉入高尔顿板下方的某一球槽内。问题 1.在投放小球之前,你能知道这个小球落在哪个球槽中吗?问题 2.重复进行高尔顿板试验,随着试验
2、次数的增加,掉入每个球槽中小球的个数代表什么?问题 3.为了更好的研究小球分布情况,对各个球槽进行编号,以球槽的编号为横坐标,以小球落入各个球槽的频率值为纵坐标,你能画出它的频率分布直方图吗?问题 4.随着试验次数的增加,这个频率直方图的形状会发生什么样的变化?二、合作探究,得出概念随着试验次数的增加,这个频率直方图的形状会越来越像一条钟形曲线.这条曲线可以近似下列函数的图像:2(), 1(),(,)2xxe其中实数 (0)和 为参数,我们称 ,()x的图像为正态分布密度曲线,简称正态曲线。问题 5.如果在高尔顿板的底部建立一个水平坐标轴,其刻度单位为球槽的宽度,X 表示一个随机变量,X 落在
3、区间 (,ab的概率为什么?其几何意义是什么?一般地,如果对于任何实数 ,随机变量 X 满足,(),baPaxd)则称 X 的分布为正态分布,记作 2N( , ) ,如果随机变量 X 服从正态分布,则记为2N:( , )。问题 6.在现实生活中,什么样的分布服从或近似服从正态分布?问题 7.结合 ()x, 的解析式及概率的性质,你能说说正态分布曲线的特点吗?可以发现,正态曲线有以下特点:(1) 曲线位于 x 轴上方,与 x 轴不相交;(2) 曲线是单峰的,它关于直线 x对称;(3) 曲线在 x处达到峰值 12;(4) 曲线与 x 轴之间的面积为 1;(5) 当 一定时,曲线随着 德变化而沿 x
4、 轴平移;(6) 当 一定时,曲线的形状由 确定, 越小,曲线越 “瘦高”,表示总体的分布越集中; 越大,曲线越“矮胖” ,表示总体的分布越分散。若 2XN:( , ) ,则对于任何实数 0,a概率 ,()aPa xd)对于固定的 和 而言,给面积随着 的减少。这说明 越小,X 落在区间,a(的概率 越小,即 X 集中在 周围概率越大.特别有可以看到,正态总体几乎总取值于区间 (33)X之内。而在此区间以外取值的概率只有 0.26,通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生。在实际应用中,通常认为服从于正态分布 2N( , ) 的随机变量 X 只取(3,)之间的值,简称之为 3原则三、 典型例
5、题例 1. 在某次数学考试中,考生的成绩 服从一个正态分布,即(90,1)N:。(1) 试求考试成绩 位于区间(70,110)上的概率是多少?(2) 若这次考试共有 2000 名考生,试估计考试成绩在(80,100)间的考生大约有多少人?解析:正态分布已经确定,则总体的期望 和标准差 就可以求出,这样就可以根据正态分布在三个常见的区间上取值的概率进行求解.解:因为 (90,1)N:,所以 =90, =10。()0.682,2954(3).7.PX(1) 由于正态变量在区间 (2,)内取值的概率是 0.9544,而该正态分布中,2907,9010,于是考试成绩 位于区间(70,110)内的概率就
6、是 0.9544。(2) 由 =90, =10,得 8,1。由于正态变量在区间(,)内取值的概率是 0.6826,所以考试成绩 位于区间( 80,100)内的概率就是 06826.一共有 2000 名考生,所以考试成绩在(80,100)间的考生大约有 20000.68261365 人。点评:解答这类问题的关键是熟记正态变量的取值位于区间 (,),(2,), (3,)上的概率值,同时又要根据已知的正态分布确定所给区间属于上述三个区间中的哪一个.变式训练.已知一次考试共有 60 名同学参加,考生的成绩 (10,25)XN:据此估计,大约应有 57 人的分数在下列哪个区间内?( ).(90,1A.(
7、95,12B .(10,25C .(,D答案 C四、 反馈测评1 给出下列三个正态总体的函数表达式,请找出其均值 和标准差 奎 屯王 新 敞新 疆() ),(,21)(2xexf() ),(,)(8)1(2f() 2(1)(),)xfxe2.若随机变量 ,4)N:,则 在区间 (4,2上的取值的概率等于 在下列哪个区间上取值的概率( ).(2,4A.(0,2B .(,0C .(,4D3若随机变量 服从正态分布 1):,则 在区间 3上取值的概率等于( ) A.0.6826 B.0.9544 C.0.9974 D.0.31744.若一个正态总体落在区间 (0.2,)里的概率是 0.5,那么相应的
8、正态曲线 f(x)在 x= 时,达到最高点。答案:1.(1)0,1;(2)1,2;(3)-1,0.5 2.C 3.C 4. 0.2五、 课堂小结1. 了解正态曲线、正态分布的概念,知道正态曲线的解析式及曲线的特点。2. 了解假设检验的基本思想并体会它的应用。六、 作业课本 P86 习题 2.4 1、2 题2.4.1 正态分布课前预习学案一、 预习目标1 通过实际问题,借助直观,认识正态分布曲线的特点及曲线所表示的意义。2 通过实际问题,知道假设检验的思想。二、预习内容1.我们把函数 的图像称为正态分布密度曲线,简称 。2一般地,如果对于任何实数 ab,随机变量 X 满足 ,则称随机变量 X 的
9、分布为正态分布,记作 ,如果随机变量 X 服从正态分布,则记为 。3.正态曲线的特点: 4.在实际应用中,通常认为服从于正态分布 2N( , ) 的随机变量 X 只取 之间的值,简称之为 。三、提出疑惑同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中疑惑点 疑惑内容课内探究学案一、 学习目标1. 知道正态分布密度曲线、正态分布的概念。2. 知道正态曲线的解析式及函数图像。3. 通过图像知道正态曲线的特点。4. 能在实际中体会 3原则的应用。二、学习重难点学习重点:1.正态分布曲线的特点;2.正态分布曲线所表示的意义.学习难点:正态分布在实际中的应用。 三、学习过程(一)自主学习
10、大家预习课本 P80 页,并回答以下几个问题:问题 1.在投放小球之前,你能知道这个小球落在哪个球槽中吗?问题 2.重复进行高尔顿板试验,随着试验次数的增加,掉入每个球槽中小球的个数代表什么?问题 3.为了更好的研究小球分布情况,对各个球槽进行编号,以球槽的编号为横坐标,以小球落入各个球槽的频率值为纵坐标,你能画出它的频率分布直方图吗?问题 4.随着试验次数的增加,这个频率直方图的形状会发生什么样的变化?(二) 合作探究,得出概念二、合作探究,得出概念随着试验次数的增加,这个频率直方图的形状会越来越像一条钟形曲线. 位位位位位位 b位位O位位/位位a这条曲线可以近似下列函数的图像:2(), 1
11、(),(,)2xxe其中实数 (0)和 为参数,我们称 ,()x的图像为正态分布密度曲线,简称正态曲线。问题 5.如果在高尔顿板的底部建立一个水平坐标轴,其刻度单位为球槽的宽度,X 表示一个随机变量,X 落在区间 (,ab的概率为什么?其几何意义是什么?一般地,如果对于任何实数 ,随机变量 X 满足,(),baPaxd)则称 X 的分布为正态分布,记作 2N( , ) ,如果随机变量 X 服从正态分布,则记为2XN:( , )问题 6.在现实生活中,什么样的分布服从或近似服从正态分布?问题 7.结合 ()x, 的解析式及概率的性质,你能说说正态分布曲线的特点吗? 可以发现,正态曲线有以下特点:
12、(1) 曲线位于 x 轴上方,与 x 轴不相交;(2) 曲线是单峰的,它关于直线 对称;(3) 曲线在 处达到峰值 12;(4) 曲线与 x 轴之间的面积为 1;(5) 当 一定时,曲线随着 德变化而沿 x 轴平移;(6) 当 一定时,曲线的形状由 确定, 越小,曲线越 “瘦高”,表示总体的分布越集中; 越大,曲线越“矮胖” ,表示总体的分布越分散。若 2XN:( , ) ,则对于任何实数 0,a概率 ,()aPa xd)对于固定的 和 而言,给面积随着 的减少。这说明 越小,X 落在区间,a(的概率越小,即 X 集中在 周围概率越大 .特别有可以看到,正态总体几乎总取值于区间 (33)X之内
13、。而在此区间以外取值的概率只有 0.26,通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生。在实际应用中,通常认为服从于正态分布 2N( , ) 的随机变量 X 只取(3,)之间的值,简称之为 3原则三、 典型例题例 2. 在某次数学考试中,考生的成绩 服从一个正态分布,即(90,1)N:。(3) 试求考试成绩 位于区间(70,110)上的概率是多少?(4) 若这次考试共有 2000 名考生,试估计考试成绩在(80,100)间的考生大约有多少人?解析:正态分布已经确定,则总体的期望 和标准差 就可以求出,这样就可以根据正()0.682,2954(3).7.PX态分布在三个常见的区间上取值的概率进行求
14、解.变式训练.已知一次考试共有 60 名同学参加,考生的成绩 (10,25)XN:据此估计,大约应有 57 人的分数在下列哪个区间内?( ).(90,1A.(95,12B .(10,25C .(,D答案 C四、 反馈测评1 给出下列三个正态总体的函数表达式,请找出其均值 和标准差 奎 屯王 新 敞新 疆() ),(,21)(2xexf() ),(,)(8)1(2f() 2(1)(),)xfxe2.若随机变量 ,4)N:,则 在区间 (4,2上的取值的概率等于 在 下列哪个区间上取值的概率( ).(2,4A.(0,2B .(,0C .(,4D3若随机变量 服从正态分布 1):,则 在区间 3上取
15、值的概率等于( ) A.0.6826 B.0.9544 C.0.9974 D.0.31744.若一个正态总体落在区间 (0.2,)里的概率是 0.5,那么相应的正态曲线 f(x)在 x= 时,达到最高点。答案:1.(1)0,1;(2)1,2;(3)-1,0.5 2.C 3.C 4. 0.2五、 课堂小结1. 了解正态曲线、正态分布的概念,知道正态曲线的解析式及曲线的特点。2. 了解假设检验的基本思想并体会它的应用。课后练习与提高一、 选择题1.下列函数中,可以作为正态分布密度函数的是( ) (1)2.xAfxe(2)1.()xBfxe:()2.()xCf42.()xDf2函数 41()xfe,
16、 ()R的奇偶性为( )A.奇函数 B.偶函数 C.非奇非偶函数 D.无法判断3若随机变量满足正态分布 2N( , ) ,则关于正态曲线性质的叙述正确的是( )A.越大,曲线越“矮胖” , 越小,曲线越“瘦高”.B. 越大,曲线越“瘦高”, 越小,曲线越“矮胖”C. 的大小,和曲线的“瘦高” , “矮胖”没有关系D.曲线的“瘦高” , “矮胖”受到 的影响二、填空题4.随机变量 2XN:( , ) ,其密度函数 f(x)的最大值是 5.工人制造机器零件,零件的尺寸服从分布 X4N:( 0, ) ,则不属于 (4,)这个尺寸范围的零件约占总数的 三、解答题6若一个正态分布的概率密度函数是一个偶函
17、数,且该函数的最大值等于 142,求该正态分布的密度函数的解析式.1.A 2.B 3.A 4 12 5.0.0046 6.解:由于该正态分布的概率密度函数是偶函数,所以其图像即正态曲线关于 y 轴对称,记 =0。而正态密度函数的最大值是 12, 所以 12= 4,所以 =4,故该正态分布的概率密度函数的解析式是 3()4xfxe, ()R小结与复习【学习目标】1 在对具体问题的分析中,理解取有限值的离散型随机变量及其分布列的概念,认识分布列对于刻画随机现象的重要性。2 通过实例,理解超几何分布及其推到过程,并能进行简单的应用。3 了解条件概率和两个事件相互独立的概念,理解 n 次独立重复试验的
18、模型及二项分布,并能解决一些简单的实际应用。4 理解离散型随机变量的均值、方差的概念,能计算简单离散型随机变量得均值、方差,并能解决一些实际问题。5 通过实际问题,借助直观模型,认识正态分布曲线的特点及表示的意义。【知识结构】【达标练习】一、选择题1给出下列四个命题:15 秒内,通过某十字路口的汽车的数量是随机变量;在一段时间内,某侯车室内侯车的旅客人数是随机变量;一条河流每年的最大流量是随机变量;一个剧场共有三个出口,散场后某一出口退场的人数是随机变量其中正确的个数是( )1 2 3 4随机变量 离散型随机变量分布列均值 方差应用两点分布二项分布条件概率两事件独立正态分布正态分布密度曲线原则
19、3应用2设离散型随机变量 X 的分布列为:1 2 3 4P616p3袋中有 3 个红球、2 个白球,从中任取 2 个,用 X 表示取到白球的个数,则 X 的分布列为( )4某人忘记了一个电话号码的最后一个数字,只好任意去试拔,他第一次失败,第二次成功的概率是( ) 10 210 810 9105甲、乙两人各进行一次射击,甲击中目标的概率是 0.8,乙击中目标的概率是 0.6,则两人都击中目标的概率是( )1.4 0.9 0.6 0.486某厂大量生产一种小零件,经抽样检验知道其次品率是 1%,现把这种零件中 6 件装成一盒,那么该盒中恰好含一件次品的概率是( )2910 0.151600dyC
20、x24610C7设随机变量 2XB,则 (3)PX等于( ) 516 316 58 7168两台相互独立工作的电脑,产生故障的概率分别为 a, b,则产生故障的电脑台数的均值为( ) ab ab ab 9设 124XN,则 X落在 3.50., 内的概率是( ) 5.% 9.7 46% 0.310正态分布 2(),在下面几个区间内的取值概率依次为( ) 3, 2, , 68. 95.4 .7 7 683 .% . . 11 节日期间,某种鲜花进货价是每束 2.5 元,销售价每束 5 元;节日卖不出去的鲜花以每束 1.6 元价格处理根据前五年销售情况预测,节日期间这种鲜花的需求量 X 服从如下表
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