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对人教版《数学选修2-3》二项分布与超几何分布的几点探讨

2021-10-25欧阳才

高考·中 2021年9期

摘 要:超几何分布和二项分布是人教2003版《数学选修2-3》中两个重要的离散型随机变量的分布,教材对该两个分布的研究主要是分布的认识与应用,由于受教学难度的制约,未对两个分布的内在联系与区别做深入的探讨。本文从两个分布期望与方差的计算揭示两个分布的区别与联系,旨在加深学生对这两个分布的认识与理解。

关键词:二项分布;超几何分布;期望;方差

在人民教育出版社2003课标版《数学选修2-3》的课本中分别介绍了服从超几何分布(Hyper-Geometric Distribution)與二项分布(Binomial Distribution)两种离散型随机变量的概率分布。教材从应用角度构建实例,从具体情境中让学生认识模型,理解模型所描述的随机变量的特点,通过模型的理解来解决一些实际问题。课本中对超几何分布的模型这样来描述:若有N件产品,其中有M件是废品,无返回地任意抽取n件,设其中恰有的废品件数为X,则X服从超几何分布。而对二项分布模型的描述是举了射击问题,通过独立重复的射击问题来建立服从二项分布的随机变量模型。教材没有对这两个分布的期望与方差的得出给出明确的说明,也未对两种分布的联系与区别加以辨析。本文从这两个角度对这两个分布进行再研究。

一、两个分布的期望与方差

为更好的求解两个随机变量的期望与方差,先来看一个引理。

引理:DX=EX2-(EX)2.

)

命题1:如果,那么,,这里。

证明:因为

所以

=np(p+q)n-1=np

由引理得

而

(注:)

所以

。

命题2:如果随机变量ζ服超几何分布,且,其中,则,.

证明:(1)期望的证明

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