概率论与数理统计§中心极限定理.ppt

5 2中心极限定律 中心极限定理的概念中心极限定理中心极限定理的应用小结练习 引例 考察射击命中点与靶心距离的偏差 这种偏差是大量微小的偶然因素造成的微小误差的总和 这些因素包括 瞄准误差 测量误差 子弹制造过程方面 如外形 重量等 的误差以及射击时武器的振动 气象因素 如风速 风向 能见度 温度等 的作用 所有这些不同因素所引起的微小误差是相互独立的 并且它们中每一个对总和产生的影响不大 问题 某个随机变量是由大量相互独立且均匀小的随机变量相加而成的 研究其概率分布情况 5 2 1中心极限定理的概念 依分布收敛 5 2 2中心极限定理 1 独立同分布中心极限定理 Levy Lindeberg 定理表明 证明 根据第4章第2节例题可知 2 德莫佛 拉普拉斯定理 根据独立同分布中心极限定理得 定理表明 正态分布是二项分布的极限分布 当n充分大时 可利用正态分布来近似地计算二项分布的概率 5 2 3中心极限定理的应用 1 二项分布概率的近似计算 当n很大时 直接计算很困难 根据德莫佛 拉普拉斯中心极限定理 可用正态分布来近似计算 例1 设电站供电网有10000盏电灯 夜晚每盏灯开灯的概率均为0 7 假定灯的开 关是相互独立的 试求夜晚同时开着的灯数在6800 7200盏之间的概率 解 令X表示在夜晚同时开着的灯数 则 分布律为 所求概率为 直接计算很麻烦 利用德莫佛 拉普拉斯中心极限定理来近似计算 注 与切比雪夫不等式估算的结果相比较 精确得多 一船舶在某海区航行 已知每遭受一次海浪的冲击 纵摇角大于3 的概率为1 3 若船舶遭受了90000次波浪冲击 问其中有29500 30500次纵摇角大于3 的概率是多少 解 将船舶每遭受一次海浪的冲击看作一次试验 并假设各次试验是独立的 在90000次波浪冲击中纵摇角大于3 的次数为X 则X是一个随机变量 例2 利用德莫佛 拉普拉斯中心极限定理来近似计算 某保险公司的老年人寿保险有1万人参加 每人每年交200元 若老人在该年内死亡 公司付给家属1万元 设老年人死亡率为0 017 试求保险公司在一年内的这项保险中亏本的概率 解 设X为一年中投保老人的死亡数 则 由德莫佛 拉普拉斯中心极限定理知 例3 保险公司亏本的概率 2 用频率作为概率的近似值的误差估计 由伯努利大数定律可知 根据德莫佛 拉普拉斯中心极限定理 当n充分大时 有 注 用这个关系式可解决许多计算问题 重复掷一枚质地不均匀的硬币 设在每次试验中出现正面的概率p未知 试问要掷多少次才能使出现正面的频率与p相差不超过1 100的概率达95 以上 例4 解 由题意 要求n 使 即 即 即 即 而 所以 要掷9604次以上才能使出现正面的频率与概率相差不超过1 100的概率达95 以上 两个中心极限定理 独立同分布中心极限定理 德莫佛 拉普拉斯中心极限定理 中心极限定理表明 在相当一般的条件下 当独立随机变量的个数增加时 其和的分布趋于正态分布 小结 EX1 EX2 一个复杂系统由100个相互独立起作用的部件组成 在整个运行期间每个部件损坏的概率为0 10 为了使整个系统起作用 至少必须有85个部件正常工作 求整个系统起作用的概率 解设X是损坏的部件数 则X b 100 0 1 则整个系统能正常工作当且仅当X 15 由德莫佛 拉普拉斯中心极限定理有 EX3 某螺丝钉厂废品率为0 01 问一盒中应装多少个螺丝钉才能使得盒中合格品数目不少于100个的概率不少于0 95