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练习题 · 概率分布

概率分布,练习题

六道难度递增的原创概率分布练习题,每题都配完整解答。内容涵盖二项概率 P(X=r)P(X=r)、二项分布的平均值与标准差、用互补事件求 P(X≥1)P(X\ge 1)、基本正态概率 P(X>a)P(X>a)、两值之间的正态概率,以及由给定概率求正态分布的平均值。

请限时做每一题,再逐行核对。

如何使用这些练习题

下面六道题的难度贯穿整章,从单个二项概率,一直到求正态分布中未知的平均值,逐题加深。每题给自己大约五到八分钟,先在纸上做,像真正考试那样写下每一行,写出分布及其参数、所用的公式、清楚的代入,然后写出最终概率。

做正态分布题时把标准正态分布表放在手边,并忍住偷看的冲动。

只有当你真正把完整答案写出来之后,才打开解答,逐行给自己评分。当你的算法和我们的不同,就停在两者开始分岔的那一行;那一步几乎总是丢分的地方。

由于 Add Math 采用分析式评分,即使最后四舍五入出错,正确写出的公式和正确的 ZZ 值仍能拿分,所以务必先写公式再代入,并记住每一个概率都必须介于 00 与 11 之间。

六道练习题

Q1[3 marks]

离散随机变量 XX 服从二项分布,n=5n=5、p=0.2p=0.2,记作 X∼B(5, 0.2)X\sim B(5,\,0.2)。求 P(X=2)P(X=2)。

Show worked solution

用二项公式 P(X=r)=nCr pr q n−rP(X=r)={}^{n}C_{r}\,p^{r}\,q^{\,n-r},其中 q=1−p=0.8q=1-p=0.8。代入 n=5n=5、r=2r=2:

P(X=2)=5C2 (0.2)2 (0.8)3P(X=2)={}^{5}C_{2}\,(0.2)^{2}\,(0.8)^{3}
=10×0.04×0.512=0.2048=10\times 0.04\times 0.512=0.2048

答案

P(X=2)=0.2048P(X=2)=0.2048。检验各部分:5C2=10{}^{5}C_{2}=10、(0.2)2=0.04(0.2)^{2}=0.04、(0.8)3=0.512(0.8)^{3}=0.512;其乘积为 0.20480.2048,介于 00 与 11 之间,符合概率的要求。

Q2[3 marks]

离散随机变量 XX 服从 X∼B(25, 0.2)X\sim B(25,\,0.2)。求 XX 的平均值与标准差。

Show worked solution

对二项分布,平均值为 μ=np\mu=np,方差为 σ2=npq\sigma^{2}=npq,其中 q=1−p=0.8q=1-p=0.8。先求平均值:

μ=np=25×0.2=5\mu=np=25\times 0.2=5

再求方差,然后开平方得到标准差:

σ2=npq=25×0.2×0.8=4\sigma^{2}=npq=25\times 0.2\times 0.8=4
σ=4=2\sigma=\sqrt{4}=2

答案

平均值为 55,标准差为 22。作为检验,这里标准差小于平均值,对这样参数的二项分布来说是常见的。

Q3[4 marks]

离散随机变量 XX 服从 X∼B(5, 0.4)X\sim B(5,\,0.4)。求 P(X≥1)P(X\ge 1)。

Show worked solution

把 P(X=1)P(X=1) 一直加到 P(X=5)P(X=5) 太费时,所以用互补事件:P(X≥1)=1−P(X=0)P(X\ge 1)=1-P(X=0)。其中 q=1−0.4=0.6q=1-0.4=0.6:

P(X=0)=5C0 (0.4)0 (0.6)5=(0.6)5=0.07776P(X=0)={}^{5}C_{0}\,(0.4)^{0}\,(0.6)^{5}=(0.6)^{5}=0.07776
P(X≥1)=1−0.07776=0.92224P(X\ge 1)=1-0.07776=0.92224

答案

P(X≥1)=0.9222P(X\ge 1)=0.9222(保留四位小数)。凡是问「至少一个」,互补事件都是捷径:算出单项 P(X=0)P(X=0),再用 11 去减。

Q4[4 marks]

连续随机变量 XX 服从正态分布,平均值为 5050,标准差为 1010,即 X∼N(50, 102)X\sim N(50,\,10^{2})。求 P(X>65)P(X>65)。

Show worked solution

用 Z=X−μσZ=\dfrac{X-\mu}{\sigma} 标准化,取 μ=50\mu=50、σ=10\sigma=10,把 X=65X=65 化为 ZZ 值:

Z=65−5010=1510=1.5Z=\frac{65-50}{10}=\frac{15}{10}=1.5
P(X>65)=P(Z>1.5)P(X>65)=P(Z>1.5)

查标准正态分布表,P(Z>1.5)=0.0668P(Z>1.5)=0.0668。

答案

P(X>65)=0.0668P(X>65)=0.0668。由于 6565 在平均值之上,这个尾部概率远小于 0.50.5,量级合理。

Q5[4 marks]

连续随机变量 XX 服从正态分布,平均值为 6060,标准差为 88,即 X∼N(60, 82)X\sim N(60,\,8^{2})。求 P(52<X<76)P(52<X<76)。

Show worked solution

用 Z=X−μσZ=\dfrac{X-\mu}{\sigma} 把两个端点都标准化,取 μ=60\mu=60、σ=8\sigma=8:

Z1=52−608=−1Z2=76−608=2Z_{1}=\frac{52-60}{8}=-1 \qquad Z_{2}=\frac{76-60}{8}=2
P(52<X<76)=P(−1<Z<2)P(52<X<76)=P(-1<Z<2)

查表得 P(Z>2)=0.0228P(Z>2)=0.0228,P(Z>1)=0.1587P(Z>1)=0.1587。把区间写成 P(Z<2)−P(Z<−1)P(Z<2)-P(Z<-1),并利用对称性 P(Z<−1)=P(Z>1)P(Z<-1)=P(Z>1):

P(−1<Z<2)=(1−0.0228)−0.1587P(-1<Z<2)=\big(1-0.0228\big)-0.1587
=0.9772−0.1587=0.8185=0.9772-0.1587=0.8185

答案

P(52<X<76)=0.8185P(52<X<76)=0.8185。该区间横跨平均值且范围较宽,所以得到较大的概率正是我们所预期的。

Q6[5 marks]

连续随机变量 XX 服从正态分布,平均值为 μ\mu,标准差为 55。已知 P(X>30)=0.1587P(X>30)=0.1587,(a) 求 μ\mu,(b) 据此求 P(X<20)P(X<20)。

Show worked solution

(a) 先找出使 P(Z>z)=0.1587P(Z>z)=0.1587 的 ZZ 值。查标准正态表得 z=1z=1。

再把 X=30X=30 标准化,并令其 ZZ 值等于 11:

30−μ5=1  ⇒  30−μ=5  ⇒  μ=25\frac{30-\mu}{5}=1 \;\Rightarrow\; 30-\mu=5 \;\Rightarrow\; \mu=25

(b) 取 μ=25\mu=25、σ=5\sigma=5,把 X=20X=20 标准化,再用对称性:

Z=20−255=−1Z=\frac{20-25}{5}=-1
P(X<20)=P(Z<−1)=P(Z>1)=0.1587P(X<20)=P(Z<-1)=P(Z>1)=0.1587

答案

μ=25\mu=25,P(X<20)=0.1587P(X<20)=0.1587。它等于已知的 P(X>30)P(X>30),这是合理的:2020 与 3030 各自距平均值 2525 恰好 55 个单位,即一个标准差,分处两侧,所以两个尾部概率相等。

如何像考官那样给自己评分

Add Math 采用分析式评分,也就是分数挂在步骤上,而不仅是最后那个数字。检查自己的答卷时,要像考官那样给自己算分:看分布是否正确、公式或 ZZ 值是否正确、最终概率是否清楚。

  • 方法分:你是否写出了正确的公式,二项 P(X=r)=nCr prq n−rP(X=r)={}^{n}C_{r}\,p^{r}q^{\,n-r}、平均值 npnp 与方差 npqnpq,或标准化 Z=X−μσZ=\dfrac{X-\mu}{\sigma}?
  • 参数分:对二项,nn、pp 与 q=1−pq=1-p 是否正确,每个因子上的指数是否正确?对正态,分母里用的是 σ\sigma(而非 σ2\sigma^{2})吗?
  • 对「至少一个」:你是否用了互补事件 1−P(X=0)1-P(X=0),而不是冗长的求和?
  • 对正态概率:ZZ 值是否正确,查表是否按尾部 P(Z>z)P(Z>z) 来读,负的 ZZ 是否用了对称性 P(Z<−a)=P(Z>a)P(Z<-a)=P(Z>a)?
  • 答案分:最终概率是否介于 00 与 11 之间?任何超出此范围的值都立刻提示某一步出错了。

老师如何帮忙

自我评分很有用,但要看清自己的盲点却很难。在一对一的课堂上,我们的老师会盯住丢分的那一行,该用标准差却用了方差、把表的尾部读错了一侧,或把「至少」用冗长的方法而不是互补事件来做,并当场纠正这个习惯。

我们的老师经验丰富,所以你遇到的是能讲清楚何时该用二项、何时该用正态的人。课程以英语授课,而 SPM 试卷用马来文和英文双语命题,因此我们会确保这套记号在两种版本里对你都是同一个意思。

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常见问题

怎样判断该用二项分布还是正态分布?

当你有固定次数的独立试验、并在数有多少次成功时,用二项分布,这是离散的整数计数,X∼B(n,p)X\sim B(n,p)。当变量是由平均值和标准差描述的连续测量时,用正态分布,X∼N(μ,σ2)X\sim N(\mu,\sigma^{2})。

求 P(X≥1)P(X\ge 1) 最快的方法是什么?

用互补事件:P(X≥1)=1−P(X=0)P(X\ge 1)=1-P(X=0)。不必把从 11 往上的每一种情况都加起来,只需算出单项 P(X=0)=q nP(X=0)=q^{\,n},再用 11 去减。

这就是「至少一个」的标准捷径。

当 ZZ 值为负时,该怎样查表?

标准正态曲线关于 00 对称,所以 P(Z<−a)=P(Z>a)P(Z<-a)=P(Z>a)。在表中查正值 aa 并直接使用。

读数之前,务必先画出曲线并把所求区域涂上阴影。

二项分布的平均值与方差是什么?

对 X∼B(n,p)X\sim B(n,p),平均值为 μ=np\mu=np,方差为 σ2=npq\sigma^{2}=npq,其中 q=1−pq=1-p。标准差为 σ=npq\sigma=\sqrt{npq};开平方要留到最后一步再做。

来源:SRC-DSKP-EN

作者 spmaddmath.com.my 编辑团队.· 最后更新 5 September 2026

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