7-3-2 離散型隨機(jī)變量的方差教案

7.3.2離散型機(jī)變量的方差學(xué)設(shè)計(jì)課題

離散型隨機(jī)變量的方差

單元

第七單元

學(xué)科

數(shù)學(xué)

年級

高二教材分析教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)重點(diǎn)難點(diǎn)

本節(jié)內(nèi)容主要是離散型隨機(jī)變量的方差生活中的實(shí)際情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)求解離散型隨機(jī)變量的方差的方法，并使用其解決一些實(shí)際問.1、數(shù)學(xué)抽象：利用生活中的實(shí)問題，為了比較隨機(jī)變量取值的離散程度，引入方差的概念及計(jì)算方法；2、邏輯推理：通過導(dǎo)入及課堂究逐步培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力；3、數(shù)學(xué)建模：掌握離散型隨機(jī)量方差的一般求解過程，利用其解決實(shí)際問題；4、數(shù)學(xué)運(yùn)算：能夠正確列出隨變量的分布列，并計(jì)算方差；5、數(shù)學(xué)分析：通過經(jīng)歷提出問—推導(dǎo)過程—得出結(jié)論—例題講解—練習(xí)鞏固的過程，讓學(xué)生認(rèn)識到數(shù)學(xué)知識的邏輯性和嚴(yán)密.掌握離散型隨機(jī)變量方差的計(jì).利用離散型隨機(jī)變量的方差，解決一些實(shí)際問.教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)導(dǎo)入新課

教師活動新知導(dǎo)入：情景一：從兩名同學(xué)中挑出一名代表班級參加射擊比賽。根據(jù)以往的成績記錄，甲、乙兩名同學(xué)擊中目標(biāo)靶的環(huán)數(shù)X和Y的分布列如下兩表所示：如何評價(jià)這兩名同學(xué)的射擊水平？E(X)=;E(Y)=8因?yàn)閮蓚€(gè)均值相，所以均值不能區(qū)分這兩名同學(xué)的射擊水平。射擊水平除了要考慮擊中環(huán)數(shù)的均值外，還要考慮穩(wěn)定性，即擊中環(huán)數(shù)的離散程度，圖一和圖二分別是X和的概率分布圖：

學(xué)生活動學(xué)生思考問題，引出本節(jié)新課內(nèi)容。

設(shè)計(jì)意圖設(shè)置問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并引出本節(jié)新課。

2222發(fā)現(xiàn)乙同學(xué)的射擊成績更集中于8環(huán)，即乙同學(xué)的設(shè)計(jì)成績更穩(wěn)定。思考：我們?nèi)绾味靠坍嬰S機(jī)變量取值的離散程度？則稱)()(1??????∑????=1

2

??為隨機(jī)變量X的方差，有時(shí)也記為（X）并√為機(jī)變量X的準(zhǔn)差，記。講授新課

新知講解：隨機(jī)變量的方差和標(biāo)準(zhǔn)差都可以度量隨學(xué)根據(jù)情境機(jī)變量的取值與其均值的偏離程度，反映了隨機(jī)變問，探究離量取值的離散程度，方差或標(biāo)準(zhǔn)差越小，隨機(jī)變量散隨機(jī)變量的取值越集中；方差或標(biāo)準(zhǔn)差越大，隨機(jī)變量的取的差值越分散。因此，可以用兩名同學(xué)射擊成績的方差和標(biāo)準(zhǔn)差來

利用情境問題，探究離散型隨機(jī)變量的方差，培養(yǎng)學(xué)生探索的精神

D(X)刻畫它們成績的穩(wěn)定性。兩名同學(xué)射擊成績的方差和標(biāo)準(zhǔn)差分別為D(X))iP))1.077;i(YP(Y0.92,Y)i因?yàn)榈葍r(jià)地，)，所以隨機(jī)變量Y的值相對更集中，即乙同學(xué)的射擊成績相對更穩(wěn)定。思考：方差的計(jì)算可以簡化嗎？D)

n

(x())i

2

ii

(xi

E()(i

)piii

pE())i

i(X2)E(X))思考離型隨機(jī)變量X加一個(gè)常數(shù)方會有怎樣變化？離散型隨機(jī)變量X乘以一個(gè)常數(shù)差又有怎樣的變化？它們和期望的性質(zhì)有什么不同？離散型隨機(jī)變量X加一個(gè)常數(shù)b僅X的值產(chǎn)生一個(gè)平移不變X與均值的散程度方倍，即差保持不變D(X+b)=離型隨機(jī)變量X乘一常數(shù)a,其方差變?yōu)樵讲畹腶2D(aX)=aD(X)，因此D(X)例題講解：例：拋擲一枚質(zhì)地均勻的骰子，求擲出的點(diǎn)數(shù)的方差。解：隨機(jī)變量X的分列為P(X=k)=1/6,k=1,2,3,4,5,6

利用例題引導(dǎo)學(xué)生掌握并靈

加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，并

,62176,6217626212因?yàn)?

72

活運(yùn)用離散型

能夠靈活運(yùn)用基1∑22222226

隨機(jī)變量的方差解決實(shí)際相

礎(chǔ)知識解決具體問題??=1所以∑()??=1例：投資、兩種股票，每股收益的分布列分別如表1和2所：

關(guān)問題收益X/元概率

-10.1

00.3

20.6收益X/元概率

00.3

10.4

20.3（）資哪種股票的期望收益大？（）資哪種股票的風(fēng)險(xiǎn)較高？解：(1)股票A和票投收益的期望分別為E(X)=(-1)x0.1+0x0.3+2x0.6=1.1,E(Y)=0x0.3+1x0.4+2x0.3=1.因?yàn)樗顿Y股票的期望收益較大。（）票A和股票投收益的方差分別D(X)=(-1)2x0.1+02x0.3+22x0.6-1.12=1.29,D(Y)=02x0.3+12x0.4+22x0.3-12=0.6.因?yàn)楹虴(Y)相不大，且D(X)>D(Y),所以資股票比資票B的險(xiǎn)。例3:A、兩臺機(jī)床同時(shí)加工零件，每生產(chǎn)一批數(shù)量較大的產(chǎn)品時(shí)，出次品的概率如下表所示：次品數(shù)ξ

1

0123

22概率P0.70.20.060.04次品數(shù)ξ

0123概率P0.80.060.040.10問哪一臺機(jī)床加工質(zhì)量較好？解：ξ=0×0.7+1×0.2+2×0.06+3×0.04=0.44,1ξ=0×0.8+1×0.06+2×0.04+3×0.10=0.44.2它們的期望相同，再比較它們的方差Dξ2×0.7+(1-0.44)21×0.06+(3-0.44)×0.04=0.6064,Dξ2×0.8+(1-0.44)22×0.04+(3-0.44)2×0.10=0.9264.∴ξξ

故機(jī)加較定量較.例4：有甲、乙兩個(gè)單位都愿意用你，而你能獲得如下信息：根據(jù)工資待遇的差異情況，你愿意選擇哪家單位？解：E(X1)=1200×××0.2+1800×0.1=1400E(X2)=1000×0.4+1400×0.3+1800×0.2+2200×0.1=1400D(X1)=(1200-1400)20.4+(1400-1400×+(1600-1400××0.1=40000D(X2)=(1000-1400)20.××+(2200-1400×0.l=160000因?yàn)镋(X1)=E(X2),，以兩家單位的

工資均值相等，但甲單位不同職位的工資相對集中，乙單位不同職位的工資相對分散．這樣，如果你希望不同職位的工資差距小一些，就選擇甲單位；如果你希望不同職位的工資差距大一些，就選擇乙單位．利用均值和方差的意義解決實(shí)際問題的步驟：(1)比較均值．在實(shí)際決策問題中，需先計(jì)算均值，看一下誰的平均水平高．(2)在均值相等或接近的情況下算方.分析一下誰的水平發(fā)揮相對穩(wěn).(3)得出結(jié)論．依據(jù)均值和方差做出判.課堂練習(xí)：已知隨變量x的布列為

通過課堂練習(xí)，檢驗(yàn)學(xué)生對本節(jié)課知識點(diǎn)的掌握程度，同時(shí)加深學(xué)生對本節(jié)課知識點(diǎn)的掌握及運(yùn)用

通過練習(xí)，鞏固基礎(chǔ)知識，發(fā)散學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和對數(shù)學(xué)的探索精神。則Ex與Dx的為D)(A)0.6和0.7(B)1.7和0.3(C)0.3和0.7(D)1.7和0.212.甲、乙兩種冬小麥試驗(yàn)品種連5年的平均單位面積產(chǎn)量如下（單位）表所：則其中產(chǎn)量比較穩(wěn)定的小麥品種___種．3．已知某運(yùn)動員投籃命中率p求次投籃命中次數(shù)X的期望與方差；解：投籃一次命中次數(shù)X的布列為

則＝×0.4×0.6=0.6，D(X)＝－×＋－×＝隨變量ξ的取值為

，若，E(ξ，D(ξ)=__0.4__；5.甲乙兩個(gè)野生動物保護(hù)區(qū)有相同的自然環(huán)境，且野生動物的種類和數(shù)量也大致相等．而兩個(gè)保護(hù)區(qū)內(nèi)每個(gè)季度發(fā)現(xiàn)違反保護(hù)條例的事件次數(shù)的分布列分別為：試評定這兩個(gè)保護(hù)區(qū)的管理水平．解：甲保護(hù)區(qū)的違規(guī)次數(shù)ξ的值和方差為：1E(ξ＝×＋×0.3＋×＋×＝1D(ξ＝(0－1.3)2×0.3＋(1－1.3)2＋－11.3)2×＋－1.3)2×＝乙保護(hù)區(qū)的違規(guī)次數(shù)ξ的值方差為：2E(ξ＝×＋×0.5＋×＝2D(ξ＝(0－1.3)2×0.1＋(1－1.3)2＋－21.3)2×＝E(ξ＝E(ξ)，ξξ1212所以甲保護(hù)區(qū)的管理水平低于乙保護(hù)區(qū)的管理水平6.已隨機(jī)變量X的布列為另一隨機(jī)變量Y=2X-3，，D(Y)解：∵×0.1+2×0.2+3×0.4+4

72311723111222∴∵××0.2+(3-3)2×××0.1=1.2∴D(Y)=22x×拓展提高：7．某投資公司在2019年初準(zhǔn)備將1000萬投資到“低碳”項(xiàng)目上，現(xiàn)有兩個(gè)項(xiàng)目供選擇：項(xiàng)目一源車據(jù)場調(diào)研到該項(xiàng)目上，到年底可能獲利也可能虧損15%且這兩種情況發(fā)生的概率分別為和；項(xiàng)目二：通信設(shè)據(jù)場調(diào)研投資到該項(xiàng)目上，到年底可能獲利可能損失也能不賠不賺這種情況發(fā)生的概率分別為和針5315以上兩個(gè)投資項(xiàng)目，請你為投資公司選擇一個(gè)合理的項(xiàng)目，并說明理由解：若按“項(xiàng)目一”投資，設(shè)獲利為X萬則X的分布列為

1X

1

300

-150P

所以E(X)=300××萬)若按“項(xiàng)目二”投資，設(shè)獲利X萬.則X的分布列為X

2

500

-300

0P

15所以E(X×3/5+(××萬

1212123512121235535D(X)=(300

×

×2/9=35000D(X)=(5002

×2

×2×1/15=140000所以E(X＝E(X，)<D(X，這說明雖然項(xiàng)目一、項(xiàng)目二獲利相等，但項(xiàng)目一更穩(wěn)妥綜所述，建議該投資公選擇項(xiàng)目一投8.隨互聯(lián)網(wǎng)金融的發(fā)展多臺都推出了自己的虛擬信用支付，比較常用的有螞蟻花唄、京東白條花與信用卡有一個(gè)共同點(diǎn)就是可以透支消費(fèi)，對于很多90后說，他們更習(xí)慣提前消.某究機(jī)構(gòu)隨機(jī)抽取了1000名90后對他們的信用支付方式進(jìn)行了調(diào)查，得到如下統(tǒng)計(jì)表：每個(gè)人都僅使用一種信用支付方式，各人支付方式相互獨(dú)立，以頻率估計(jì)概.（）計(jì)90后使用螞蟻花唄的概率；（）所抽取的人用分層抽樣的方法在使用銀行信用卡和螞蟻花唄的人中隨機(jī)抽取8人，再在這8人隨機(jī)抽取4人X為中使用螞蟻花唄的人數(shù)，求X的布列及數(shù)學(xué)期望和方解：（）所以使用螞蟻花唄的概率為500/1000=0.5（）這8人中使用信用卡的數(shù)為8×人螞蟻花唄的人數(shù)為人則隨機(jī)變量X的取值為12，，4344883343)441488則的布列為

X

1234P

114

37

37

114所以

)

鏈接高考：9（浙高考真題）設(shè)0<p<1隨機(jī)變量的分布列如圖，則當(dāng)p在0,1)內(nèi)大時(shí)D)X

0

1

2P

D(X)減C.D(X)先小后增大

B.D(X)大D.先增大后減小10（湖高考真題（理袋中有個(gè)小相同的球其記上0號有10個(gè)記n號有n個(gè)n=1,2,3,4).從袋中任取一個(gè)球ξ表示所取球的標(biāo)號(1)求ξ的分布列、期望和方;(2)若ηξηη試a,b的值解：(1)ξ的分布列為：ξ0

1

2

3

4P

所以E(X)=0×1/2+1×1/20+2×1/10+3×3/20+4×1/5=1.5D(X)=(0×1/2+(12×1/20+(2?1.5)2×1/10+(3

?1.5)×3/20+(4?1.5)×1/5=2.75(2)由D(η2D(ξ，a2x2.75=，得a=±2，又η)=aE(ξ，以當(dāng)時(shí)由1=2x1.5+b得b=-