均匀随机数的产生学习教案

会计学1均匀均匀(jnyn)随机数的产生随机数的产生第一页，共22页。1.了解均匀随机数的概念；(重点)2.掌握利用计算器（计算机）产生均匀随机数的方法；3.会用模拟方法求简单的几何(j h)概型的概率；(重点)4.会利用均匀随机数解决具体的有关概率的问题(难点)第1页/共22页第二页，共22页。2.古典概型与几何概型的区别(qbi)与联系：相同：两者基本事件的发生都是等可能的；不同：古典概型要求基本事件有有限个;几何概型要求基本事件有无限(wxin)多个.3.几何概型的概率(gil)公式：.构成事件 区域长度面积或体积试验的全部结果所构成的区域长度面积或体积A（A（）P(A)=P(A)=（）如果每个事件发生的概率只与构成该事件区域的长度(面积或体积)成比例,则称这样的概率模型为几何概率模型,简称为几何概型.1.几何概型的定义及其特点?第2页/共22页第三页，共22页。我们常用的是 上的均匀随机数.用计算器产生(chnshng)01之间的均匀随机数，方法如下：PRBRAND RANDI STAT DEGENTER RAND 0.052745889 STAT DEGENTER均匀(jnyn)随机数的产生 0,1注意(zh y)：每次结果会有不同.第3页/共22页第四页，共22页。如何利用计算机产生01之间的均匀随机数？用Excel演示.（1）选定A1格，键入“RAND（）”，按Enter键，则在此格中的数是随机产生的0，1上的均匀随机数；（2）选定A1格，点击复制，然后选定要产生随机数的格，比如A2A100，点击粘贴，则在A1A100的数都是0，1上的均匀随机数，这样我们很快就得到(d do)了100个01之间的均匀随机数，相当于做了100次随机试验.第4页/共22页第五页，共22页。如果试验的结果是区间a，b上等可能出现的任何一个值，则需要产生a，b上的均匀随机数，对此，你有什么办法解决？首先(shuxin)利用计算器或计算机产生0，1上的均匀随机数X=RAND,然后利用伸缩和平移变换：Y=X*(ba)a计算Y的值，则Y为a，b上的均匀随机数.变换(binhun)第5页/共22页第六页，共22页。随机模拟方法例1 假设你家订了一份报纸，送报人可能在早上 6:307：30之间把报纸送到你家，你父亲离开家去工作的时间在早上7：008：00 之间，问你父亲在离开家前能得到报纸（称为(chn wi)事件A）的概率是多少？第6页/共22页第七页，共22页。法一（几何法）解：设送报人到达的时间为x，父亲离开家的时间为y.(x,y)可以看成(kn chn)平面中的点.试验的全部结果所构成的区域面积为S=11=1.第7页/共22页第八页，共22页。事件(shjin)A构成的区域为A=(x,y)|yx,6.5x7.5,7y8即图中的阴影部分，面积为11171.2228AS 7().8ASP AS 第8页/共22页第九页，共22页。思考 你能设计一种随机模拟的方法，近似计算上面事件A发生(fshng)的概率吗？（包括手工的方法或用计算器、计算机的方法.）第9页/共22页第十页，共22页。法二（随机模拟法）我们可以做两个带有指针（分针(fn zhn)）的圆盘，标上时间，分别旋转两个圆盘，记下父亲在离开家前能得到报纸的次数，则().父亲在离家前能得到报纸的次数试验的总次数P A 第10页/共22页第十一页，共22页。1.设X、Y为0，1上的均匀(jnyn)随机数，6.5X表示送报人到达你家的时间，7Y表示父亲离开家的时间，若事件A发生，则X、Y应满足什么关系？7Y 6.5X，即YX0.5.第11页/共22页第十二页，共22页。2.如何利用计算机做100次模拟试验，计算事件A发生的频率(pnl)，从而估计事件A发生的概率？（1）在A1A100，B1B100产生两组0，1上的均匀随机数；（2）选定D1格，键入“=A1-B1”，按Enter键，再选定D1格，拖动至D100，则在D1D100的数为X-Y的值；（3）选定E1格，键入“=FREQUENCY（D1：D100，0.5）”，统计D列中小于0.5的数的频数.第12页/共22页第十三页，共22页。例2 在正方形中随机撒一把豆子，用随机模拟的方法(fngf)估计圆周率的值圆的面积(min j)正方形的面积(min j)解：豆子落在圆内的概率=落在圆中的豆子数落在正方形中的豆子数圆的面积正方形的面积21=.2 24 落在圆中的豆子数落在正方形中的豆子数 4.假设正方形的边长为2,则由于落在每个区域的豆子数是可以数出来的，所以.第13页/共22页第十四页，共22页。用计算器或计算机模拟上述过程，步骤(bzhu)如下：（1)产生两组01之间的均匀随机数，a1=RAND,b1=RAND;（2）经平移和伸缩变换，a=(a1-0.5)2,b=(b1-0.5)2;（3）数出落在圆内x2+y21的点(a,b)的个数N1，计算 （N代表落在正方形中的点(a,b)的个数）.14=NN 第14页/共22页第十五页，共22页。用随机模拟的方法计算不规则图形的面积例3 利用随机模拟方法计算图中阴影部分（y=1和 所围成的部分）的面积.解：以直线(zhxin)x=1，x=-1，y=0，y=1为边界作矩形，用随机模拟方法计算落在抛物线区域内的均匀随机点的频率，则所求区域的面积=频率2.xy01-112yx 第15页/共22页第十六页，共22页。用计算器或计算机模拟上述过程，步骤如下(rxi)：（1)产生两组01之间的均匀随机数，a1=RAND,b=RAND;（2）经平移和伸缩变换，a=(a1-0.5)2;（3）数出落在阴影内的样本点数N1,用几何概型公式计算阴影部分的面积.例如做1 000次试验，即N=1 000,模拟得到N1=698,所以121.396.NSN 第16页/共22页第十七页，共22页。根据几何概型计算概率的公式，概率等于面积之比，如果概率用频率近似表示(biosh)，在不规则的图形外套上一个规则图形，则不规则图形的面积近似等于规则图形的面积乘频率.第17页/共22页第十八页，共22页。3.甲、乙二人约定在0点到5点之间在某地会面，先到者等一个小时后即离去,设二人在这段时间内的各时刻到达是等可能的，且二人互不影响，求二人能会面的概率.解：以 x,y 分别表示甲、乙二人到达的时刻，于是0 x5,0y5.试验的全部结果构成(guchng)的区域为正方形，面积为25.二人会面的条件是|x-y|1,第18页/共22页第十九页，共22页。0 1 2 3 4 5yx54321y=x+1记“二人会面(hu min)”为事件A.2()1252492=.2525P A 阴影（红色）部分的面积正方形的面积y=x-1第19页/共22页第二十页，共22页。1.在区间(q jin)a，b上的均匀随机数与整数值随机数的共同点都是等可能取值，不同点是均匀随机数可以取区间(q jin)内的任意一个实数，整数值随机数只取区间(q jin)内的整数.2.利用几何概型的概率公式，结合随机模拟试验，可以解决求概率、面积、参数值等一系列问题，体现(txin)了数学知识的应用价值.第20页/共22页第二十一页，共22页。3.用随机模拟试验(shyn)求不规则图形的面积的基本思想是，构造一个包含这个图形的规则图形作为参照，通过计算机产生某区间内的均匀随机数，再利用两个图形的面积之比近似等于分别落在这两个图形区域内的均匀随机点的个数之比来解决.4.利用计算机和线性变换Y=X*(b-a)a，可以产生(chnshng)任意区间a，b上的均匀随机数，其操作方法要通过上机实验才能掌握.第21页/共22页第二十二页，共22页。