Недостатком дисперсии является то, что ее размерность равна размерности квадрата случайной величины, поэтому в ряде случаев для описания разброса используют среднеквадратическое отклонение, которое имеет ту же размерность, что и сама случайная величина.
Средним квадратическим отклонением σ (Х) называется арифметическое значение квадратного корня из ее дисперсии:
Пример 1: Имеется 10 студенческих групп, насчитывающих соответственно 12, 10, 15, 14, 10, 12, 9, 12, 14, 13. Установить закон распределения дискретной случайной величины Х, представляющей собой число студентов в наугад выбранной группе, построить многоугольник распределения и найти ее числовые характеристики.
X | ||||||
P |
Задача 2: Для функции распределения непрерывной случайной величины
найти коэффициент С и определить вероятность попадания СВ Х в интервал [0; 1]. Найти числовые характеристики этой функции
Нормальный закон распределения.
Нормальный закон («закон Гаусса») играет исключительную роль в теории вероятностей. Он наиболее часто встречается на практике.
Говорят, что случайная величина Х имеет нормальное распределение, если плотность распределения вероятностей этой случайной величины имеет вид:
Нормальное распределение зависит от двух параметров a и σ, где
а – математическое ожидание,
σ – среднеквадратическое отклонение (σ > 0).
График плотности распределения вероятностей представлен на рисунке.
Формула для нахождения вероятности попадания нормально распределенной случайной величины в заданный интервал:
,
где - функция Лапласа.
Значения функции Лапласа для х ≥ 0 приведены в специальной таблице. Для вычисления отрицательных значений аргумента необходимо учитывать свойства функции.
Свойства функции Лапласа:
1. Функция Лапласа является нечетной, т.е.
2. .
На практике
Пример 3: Известно, что у человека рН-уровень крови является случайной величиной, имеющей нормальное распределение с математическим ожиданием 7,4 и дисперсией 0,04. Найти вероятность того, что рН находится между 7,25 и 7,7.
Для нормальной случайной величины характерно свойство, называемое «правилом трех сигм»: вероятность того, что значение нормально распределенной случайной величины отклониться от математического ожидания не более, чем на 3σ, примерно равна единице.
Пример 4: Определим в условиях примера 3 диапазон значений рН крови здорового человека.
Таблица значений функции Лапласа
z | Ф(z) | z | Ф(z) | z | Ф(z) | z | Ф(z) |
0,35 | 0,1368 | 0,70 | 0,2580 | 1,05 | 0,3531 | ||
0,01 | 0,0040 | 0,36 | 0,1406 | 0,71 | 0,2612 | 1,06 | 0,3554 |
0,02 | 0,0080 | 0,37 | 0,1443 | 0,72 | 0,2642 | 1,07 | 0,3577 |
0,03 | 0,0120 | 0,38 | 0,1480 | 0,73 | 0,2673 | 1,08 | 0,3599 |
0,04 | 0,0160 | 0,39 | 0,1517 | 0,74 | 0,2704 | 1,09 | 0,3621 |
0,05 | 0,0199 | 0,40 | 0,1554 | 0,75 | 0,2734 | 1,10 | 0,3643 |
0,06 | 0,0239 | 0,41 | 0,1591 | 0,76 | 0,2764 | 1,11 | 0,3665 |
0,07 | 0,0279 | 0,42 | 0,1628 | 0,77 | 0,2794 | 1,12 | 0,3686 |
0,08 | 0,0319 | 0,43 | 0,1664 | 0,78 | 0,2823 | 1,13 | 0,3708 |
0,09 | 0,0359 | 0,44 | 0,1700 | 0,79 | 0,2852 | 1,14 | 0,3729 |
0,10 | 0,0398 | 0,45 | 0,1736 | 0,80 | 0,2881 | 1,15 | 0,3749 |
0,11 | 0,0438 | 0,46 | 0,1772 | 0,81 | 0,2910 | 1,16 | 0,3770 |
0,12 | 0,0478 | 0,47 | 0,1808 | 0,82 | 0,2939 | 1,17 | 0,3790 |
0,13 | 0,0517 | 0,48 | 0,1844 | 0,83 | 0,2967 | 1,18 | 0,3810 |
0,14 | 0,0557 | 0,49 | 0,1879 | 0,84 | 0,2996 | 1,19 | 0,3830 |
0,15 | 0,0596 | 0,50 | 0,1915 | 0,85 | 0,3023 | 1,20 | 0,3849 |
0,16 | 0,0636 | 0,51 | 0,1950 | 0,86 | 0,3051 | 1,21 | 0,3869 |
0,17 | 0,0675 | 0,52 | 0,1985 | 0,87 | 0,3079 | 1,22 | 0,3888 |
0,18 | 0,0714 | 0,53 | 0,2019 | 0,88 | 0,3106 | 1,23 | 0,3907 |
0,19 | 0,0754 | 0,54 | 0,2054 | 0,89 | 0,3133 | 1,24 | 0,3925 |
0,20 | 0,0793 | 0,55 | 0,2088 | 0,90 | 0,3159 | 1,25 | 0,3944 |
0,21 | 0,0832 | 0,56 | 0,2123 | 0,91 | 0,3186 | 1,26 | 0,3962 |
0,22 | 0,0871 | 0,57 | 0,2157 | 0,92 | 0,3212 | 1,27 | 0,3980 |
0,23 | 0,0910 | 0,58 | 0,2190 | 0,93 | 0,3238 | 1,28 | 0,3997 |
0,24 | 0,0948 | 0,59 | 0,2224 | 0,94 | 0,3264 | 1,29 | 0,4015 |
0,25 | 0,0987 | 0,60 | 0,2258 | 0,95 | 0,3289 | 1,30 | 0,4032 |
0,26 | 0,1026 | 0,61 | 0,2291 | 0,96 | 0,3315 | 1,31 | 0,4049 |
0,27 | 0,1064 | 0,62 | 0,2324 | 0,97 | 0,3340 | 1,32 | 0,4066 |
0,28 | 0,1103 | 0,63 | 0,2357 | 0,98 | 0,3365 | 1,33 | 0,4082 |
0,29 | 0,1141 | 0,64 | 0,2389 | 0,99 | 0,3389 | 1,34 | 0,4099 |
0,30 | 0,1179 | 0,65 | 0,2422 | 1,00 | 0,3413 | 1,35 | 0,4115 |
0,31 | 0,1217 | 0,66 | 0,2454 | 1,01 | 0,3438 | 1,36 | 0,4131 |
0,32 | 0,1255 | 0,67 | 0,2486 | 1,02 | 0,3461 | 1,37 | 0,4147 |
0,33 | 0,1293 | 0,68 | 0,2518 | 1,03 | 0,3485 | 1,38 | 0,4162 |
z | Ф(z) | z | Ф(z) | z | Ф(z) | z | Ф(z) |
0,34 | 0,1331 | 0,69 | 0,2549 | 1,04 | 0,3508 | 1,39 | 0,4177 |
1,40 | 0,4192 | 1,74 | 0,4591 | 2,16 | 0,4846 | 2,84 | 0,4977 |
1,41 | 0,4207 | 1,75 | 0,4599 | 2,18 | 0,4854 | 2,86 | 0,4979 |
1,42 | 0,4222 | 1,76 | 0,4608 | 2,20 | 0,4861 | 2,88 | 0,4980 |
1,43 | 0,4236 | 1,77 | 0,4616 | 2,22 | 0,4868 | 2,90 | 0,4981 |
1,44 | 0,4251 | 1,78 | 0,4625 | 2,24 | 0,4875 | 2,92 | 0,4983 |
1,45 | 0,4265 | 1,79 | 0,4633 | 2,26 | 0,4881 | 2,94 | 0,4984 |
1,46 | 0,4279 | 1,80 | 0,4641 | 2,28 | 0,4887 | 2,96 | 0,4985 |
1,47 | 0,4292 | 1,81 | 0,4649 | 2,30 | 0,4893 | 2,98 | 0,4986 |
1,48 | 0,4306 | 1,82 | 0,4656 | 2,32 | 0,4898 | 3,00 | 0,4987 |
1,49 | 0,4319 | 1,83 | 0,4664 | 2,34 | 0,4904 | 3,05 | 0,4989 |
1,50 | 0,4332 | 1,84 | 0,4671 | 2,36 | 0,4909 | 3,10 | 0,4990 |
1,51 | 0,4345 | 1,85 | 0,4678 | 2,38 | 0,4913 | 3,15 | 0,4992 |
1,52 | 0,4357 | 1,86 | 0,4686 | 2,40 | 0,4918 | 3,20 | 0,4993 |
1,53 | 0,4370 | 1,87 | 0,4693 | 2,42 | 0,4922 | 3,25 | 0,4994 |
1,54 | 0,4382 | 1,88 | 0,4700 | 2,44 | 0,4927 | 3,30 | 0,4995 |
1,55 | 0,4394 | 1,89 | 0,4706 | 2,46 | 0,4931 | 3,35 | 0,4996 |
1,56 | 0,4406 | 1,90 | 0,4713 | 2,48 | 0,4934 | 3,40 | 0,4997 |
1,57 | 0,4418 | 1,91 | 0,4719 | 2,50 | 0,4938 | 3,45 | 0,4997 |
1,58 | 0,4430 | 1,92 | 0,4726 | 2,52 | 0,4941 | 3,50 | 0,4998 |
1,59 | 0,4441 | 1,93 | 0,4732 | 2,54 | 0,4945 | 3,55 | 0,4998 |
1,60 | 0,4452 | 1,94 | 0,4738 | 2,56 | 0,4948 | 3,60 | 0,4998 |
1,61 | 0,4463 | 1,95 | 0,4744 | 2,58 | 0,4951 | 3,65 | 0,49987 |
1,62 | 0,4474 | 1,96 | 0,4750 | 2,60 | 0,4953 | 3,70 | 0,49989 |
1,63 | 0,4485 | 1,97 | 0,4756 | 2,62 | 0,4956 | 3,75 | 0,49991 |
1,64 | 0,4495 | 1,98 | 0,4762 | 2,64 | 0,4959 | 3,80 | 0,49993 |
1,65 | 0,4505 | 1,99 | 0,4767 | 2,66 | 0,4961 | 3,85 | 0,49994 |
1,66 | 0,4515 | 2,00 | 0,4773 | 2,68 | 0,4963 | 3,90 | 0,49995 |
1,67 | 0,4525 | 2,02 | 0,4783 | 2,70 | 0,4965 | 3,95 | 0,49996 |
1,68 | 0,4535 | 2,04 | 0,4793 | 2,72 | 0,4967 | 4,00 | 0,499968 |
1,69 | 0,4545 | 2,06 | 0,4803 | 2,74 | 0,4969 | 4,50 | 0,499997 |
1,70 | 0,4554 | 2,08 | 0,4812 | 2,76 | 0,4971 | 5,00 | 0,499997 |
1,71 | 0,4564 | 2,10 | 0,4821 | 2,78 | 0,4973 | >5 | 0,5 |
1,72 | 0,4573 | 2,12 | 0,4830 | 2,80 | 0,4974 | ||
1,73 | 0,4582 | 2,14 | 0,4838 | 2,82 | 0,4976 |