連續隨機變數
討論連續隨機變數的機率時,所討論的機率是 樣本空間中的某一段區間或某一塊區域,而不 是樣本空間中的某一點。
9.1 連續分配
下面右圖的連續曲線,稱為機率密度函數。
特 徵
機率密度函數的值不可能是負數
機率密度函數曲線下方的面積總和一定等於 1
連續曲線下方介於 a 與 b 之間的面積,即是其可 能值出現在 a 與 b 之間的機率。
一: f(x) 大於或等於零;
二:從 x = 0 至 x = 4 ,這條線下方的面積等於 1 。
1) 機率值是 x = 2 的虛線左側的三角形面積;
底為 2 ,高為 1/4 ,所以面積為 1/4 。 2*(1/
4)/2=1/4
2) 與上一小題相同,皆為 1/4 。
9.2 常態分配
常態曲線的數學方程式為
常態分配的圖形是一個鐘型曲線
常態分配的一項重要特點
常態分配由兩個參數決定: μ 及 σ( 平均數和變異數 )
標準常態分配
μ= 0 , σ= 1 時,稱為標準常態分配
標準單位
標準單位:
標準常態分配表
附表 I :標準常態分配曲線下方, z = 0 與其他 z 值之間的面積 ( 機率值 )
介於 -1.20 與 0 之間的面積
= 介於 1.20 與 0 之間的面積 ( 對稱 ) 查附表 I ,面積 = 0.3849 。
(a) z = 0.94 的面積加上 0.5 ,得到 0.5 + 0.3264 = 0.8264 。 (b) z = 0.65 的面積,加上 0.5 ,得到 0.7422 。
(c) 0.5 扣掉 z = 1.76 的面積,得到 0.0392 。 (d) 0.5 扣掉 z = 0.85 的面積,得到 0.1977 。 (e) z = 0.87 與 z = 1.28 的面積差異:
0.3997 - 0.3078 = 0.0919 。 (f) z = 0.34 與 z = 0.62 的面積總和:
0.1331 + 0.2324 = 0.3655 。
查附表 I ,得到 0.1554 與 0.3413 ,
機率為 0.3413 - 0.1554 = 0.1859 。
將 x = 12 與 x = 15 轉換成標準單位,得到
(a) z 0.01 表示附表 I 的數值為 0.5 - 0.01 = 0.49 , 0.4901 對應的 z 值為 2.33 ,所以
z0.01= 2.33 。
(b) z0.05 表示附表 I 當中的數值為 0.4500 , 最接近的數值,有 0.4495 與 0.4505 , 對應的 z 值分別為 1.64 與 1.65 ,所以 z0.05= 1.645 。
*9.3 檢驗常態性
常態機率方格紙
9.4 常態分配的應用
(a) x = 5 , (5-4.35)/0.59=1.10 , z = 1.10 ,其對應值(機率)為 0.3643 ,
超過 5 的機率 = 0.5000 - 0.3643 = 0.1357 ,或大約 0.14 。
(b) x = 3 與 4 , z = 2.29 與 z = 0.59 ,對應機率為 0.4890 與 0.2224 ,
介於 3 與 4 的機率為 0.4890 - 0.2224 = 0.2666 ,或大約 0.27 。
連續性修正
以常態分配曲線概算〝整數變數〞的機率時使用。
次數是「整數」。
超過 15 次以上,即 x = 14.5 右側的面積。
機率大約為 0.89
。
σ= 0.04 、 x = 6.00 ,面積 = 2%
最接近的數值是 0.4798 對應的 z 值為 2.05
解方程式,得
μ= 6.00+2.05(0.04)=6.082
9.5 二項分配的常態近似法
當 n 增加時,二項分配的直方圖愈來愈接近 左右對稱的鐘型分佈、愈來愈像常態分配。
經驗法則
以常態分配來近似二項分配的條件:
np 與 n (1 - p) 都大於 5 ,即,
np > 5 且 n (1 - p) > 5
n = 16 、 p = 0.5 , np = 8 , n (1 - p)
= 8
可以用常態分配來近似此二項分配。
μ= 8 , σ= 2
表 I 對應的數值分別為 0.3944 與 0.2734 , 所求機率為 0.3944 - 0.2734 = 0.1210 ,
而附表 V 中所查得的二項分配機率為 0.122 。
150*0.05=7.5 , np = 7.5 , n (1 - p) = 142.5 均大於 5 ,可以用常態近似法
連續性修正:至少 9 塊=大於 8.5 的區間。
μ= 7.5 , σ= 2.67 ,
表 I 對應的數值為 0.1443 ,
所求機率為 0.5000 - 0.1443 = 0.3557 ;
至少有 9 塊出現瑕疵的常態近似機率為 0.3557 。