Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РАЗДЕЛ 2 Случайные величины doc.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
08.09.2019
Размер:
2.08 Mб
Скачать

2.3.4. Нормальное распределение

Непрерывная случайная величина X имеет нормальное распределение (закон Гаусса) с параметрами a и , если её плотность вероятности имеет вид:

, где >0.

График дифференциальной функции нормального закона НСВ X имеет вид:

Обозначим через множество СВ, распределенных по нормальному закону с параметрами и . Интегральная функция распределения нормальной СВ XN(a; ) равна

.

График интегральной функции нормального закона НСВ X имеет вид:

Мы видим, что нормальное распределение определяется двумя параметрами: a и . Достаточно задать эти параметры, чтобы задать нормальное распределение. Выясним вероятностный смысл этих параметров.

1) По определению математического ожидания непрерывной случайной величины

=(Приняв по внимание, что новые пределы интегрирования равны старым)=

=(Первый интеграл: под знаком интеграла нечетная функция; пределы интегрирования симметричны относительно начала координат.

Второй интеграл: интеграл Пуассона .)

Итак, , т.е. математическое ожидание нормального распределения равно параметру a.

2) По аналогии можно показать, что дисперсия непрерывной случайной величины, которая распределена по нормальному закону распределения, равна , где  - второй параметр нормального распределения.

Следовательно, .

Итак, среднее квадратическое отклонение нормального распределения равно параметру .

Применение: Надо отметить, что по нормальному закону распределено большое количество случайных величин. Этому закону подчиняется распределение роста двадцатилетнего мужчины; вес женщины, рост которой равен 170 см; дальность полета снаряда; результат измерения длины, массы, времени и т.д.

Нормированным (стандартным) называют нормальное распределение с параметрами a=0 и =1. Например, если X – нормальная величина с параметрами a и , то – нормированная нормальная величина, причем M(U)=0, . Множество нормированных нормальных распределений обозначим N(0; 1).

Дифференциальная функция нормированного распределения

.

Эта функция табулирована (таблица локальной функции Лапласа).

Интегральная функция нормированного распределения имеет вид:

.

Эта функция тоже табулирована.

Вероятность попадания нормированной нормальной величины X в интервал (0; x) можно найти, используя функцию Лапласа , т.е. покажем, как взаимосвязаны интегральная функция Лапласа и интегральная функция нормированного распределения.

.

Учитывая, что и, следовательно, в силу симметрии (x) относительно нуля, . Значит, .

Тогда

.

Итак, .

Мы уже знаем, что если случайная величина X задана дифференциальной функцией p(x), то вероятность того, что X примет значение, принадлежащее интервалу (a;b), такова:

Пусть случайная величина X распределена по нормальному закону. Тогда вероятность того, что X примет значение, принадлежащее интервалу (x1; x2), равна

.

Преобразуем эту формулу так, чтобы можно было пользоваться готовыми таблицами. Введем новую переменную . Отсюда . Найдем новые пределы интегрирования. Если , то ; если , то .

Таким образом, имеем

(Воспользуемся функцией Лапласа)=

.

Итак, получаем

. (2.15)

Пример 2.9. Случайная величина X распределена по нормальному закону. Математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение этой величины соответственно равны 30 и 10. Найти вероятность того, что X примет значение, принадлежащее интервалу (16; 52).

Решение. По условию . Следовательно,

.

По таблице значений интегральной функции Лапласа определяем и .