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學習・解釋・訂正

正態分佈

先理解概念,獨立嘗試,再解釋想法如何改變。

高三選擇性必修 第三册(A版).pdf · 7.5 · PDF 88 / 印刷頁 83

先重溫:離散型隨機變量的數字特徵

專題 01

正態分佈

把正態變量標準化,解釋所提供的表概率及對稱性。

學完之後,你能解釋

  • 把正態變量標準化,解釋所提供的表概率及對稱性。
  • 在新情境中說明方法的理由,並檢查適用條件。

定義關係

把正態變量標準化,解釋所提供的表概率及對稱性。

Z=(X−μ)/σZ=(X-\mu)/\sigma

適用條件

σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。

預測 → 操作 → 解釋 → 遷移

先留下預測,再探索關係。

課節思考:平移平均數會改變落在一個標準差內的概率嗎?

模型實驗:先預測調整下列參數會改變哪個結果,再以顯示的數值檢查,並與課節問題比較。

正態密度:μ=0、σ=1;為方便顯示,縱軸放大四倍。P(μ−σ≤X≤μ+σ)≈0.6827,不隨位置或尺度改變。

正態密度:μ=0、σ=1;為方便顯示,縱軸放大四倍。P(μ−σ≤X≤μ+σ)≈0.6827,不隨位置或尺度改變。

解釋:計算兩個符合條件的例子,利用定義關係解釋變化。

遷移:比較兩個正態模型中相同的標準化區間。

試一試,把思路寫下來。

每次只看一個提示。訂正時記錄想法如何改變,不只抄下答案。

01 / 基礎#示範例題

X~N(t,4)。求標準差。

t=2t=2
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
先列出可能值及概率,再計算數字特徵。
提示 2
使用此中間關係式。
σ=σ2\sigma=\sqrt{\sigma^2}
完整解答
  1. 先列出可能值及概率,再計算數字特徵。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    σ=4=2\sigma=\sqrt4=2
  3. 方差4的平方根為2。

所求值為 2。

檢查與易錯點:方差4的平方根為2。

先思考,待同學準備好再展開提示。

02 / 鞏固#示範例題

X~N(t,9),Φ(2)=0.9772。求 P(X>t+6)。

t=3t=3
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
使用此中間關係式。
z=6/3=2z=6/3=2
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    P(X>μ+2σ)=1−Φ(2)=0.0228P(X>\mu+2\sigma)=1-\Phi(2)=0.0228
  3. 所求事件為右尾,不是左側累積概率。

所求值為 0.0228。

檢查與易錯點:所求事件為右尾,不是左側累積概率。

先思考,待同學準備好再展開提示。

03 / 遷移#示範例題

A~N(t,4)、B~N(t+10,9)。比較 P(A≤t+2) 及 P(B≤t+13)。

t=4t=4
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
把每個界限分別標準化。
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    zA=2/2=1,zB=3/3=1z_A=2/2=1,\quad z_B=3/3=1
  3. 即使平均數及尺度不同,相同 z 值仍給出相同概率。

所求關係或結論如下。

P(A≤μA+σA)=P(B≤μB+σB)P(A\le\mu_A+\sigma_A)=P(B\le\mu_B+\sigma_B)

檢查與易錯點:即使平均數及尺度不同,相同 z 值仍給出相同概率。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出有效的定義或模型及其假設。
  • 展示中間數學關係,不只寫出結論。
  • 檢查排除值、單位或結果的意義。

先思考,待同學準備好再展開提示。

04 / 基礎#獨立練習

X~N(t,4)。求標準差。

t=5t=5
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
先列出可能值及概率,再計算數字特徵。
提示 2
使用此中間關係式。
σ=σ2\sigma=\sqrt{\sigma^2}
完整解答
  1. 先列出可能值及概率,再計算數字特徵。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    σ=4=2\sigma=\sqrt4=2
  3. 方差4的平方根為2。

所求值為 2。

檢查與易錯點:方差4的平方根為2。

先思考,待同學準備好再展開提示。

05 / 基礎#獨立練習

在 X~N(t,4) 下,把 x=t+4 標準化,求 z。

t=6t=6
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
先列出可能值及概率,再計算數字特徵。
提示 2
使用此中間關係式。
z=(x−μ)/σz=(x-\mu)/\sigma
完整解答
  1. 先列出可能值及概率,再計算數字特徵。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    z=(10−6)/2=2z=(10-6)/2=2
  3. 除以標準差,不是方差。

所求值為 2。

檢查與易錯點:除以標準差,不是方差。

先思考,待同學準備好再展開提示。

06 / 基礎#獨立練習

X~N(t,4),Φ(1)=0.8413。求 P(X≤t+2)。

t=7t=7
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
使用此中間關係式。
(t+2−t)/2=1(t+2-t)/2=1
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    P(X≤μ+σ)=Φ(1)=0.8413P(X\le\mu+\sigma)=\Phi(1)=0.8413
  3. 所求上界在平均數以上一個標準差。

所求值為 0.8413。

檢查與易錯點:所求上界在平均數以上一個標準差。

先思考,待同學準備好再展開提示。

07 / 基礎#獨立練習

X~N(t,4),Φ(1)=0.8413。求 P(t−2≤X≤t+2)。

t=8t=8
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
使用此中間關係式。
Φ(−1)=1−Φ(1)\Phi(-1)=1-\Phi(1)
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    P(−1≤Z≤1)=2Φ(1)−1=0.6826P(-1\le Z\le1)=2\Phi(1)-1=0.6826
  3. 須減去左尾,不是把兩個累積概率相加。

所求值為 0.6826。

檢查與易錯點:須減去左尾,不是把兩個累積概率相加。

先思考,待同學準備好再展開提示。

08 / 鞏固#獨立練習

X~N(t,4),Φ(1)=0.8413。求 P(t−2≤X≤t+2)。

t=9t=9
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
使用此中間關係式。
Φ(−1)=1−Φ(1)\Phi(-1)=1-\Phi(1)
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    P(−1≤Z≤1)=2Φ(1)−1=0.6826P(-1\le Z\le1)=2\Phi(1)-1=0.6826
  3. 須減去左尾,不是把兩個累積概率相加。

所求值為 0.6826。

檢查與易錯點:須減去左尾,不是把兩個累積概率相加。

先思考,待同學準備好再展開提示。

09 / 鞏固#獨立練習

X~N(t,9),Φ(2)=0.9772。求 P(X>t+6)。

t=10t=10
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
使用此中間關係式。
z=6/3=2z=6/3=2
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    P(X>μ+2σ)=1−Φ(2)=0.0228P(X>\mu+2\sigma)=1-\Phi(2)=0.0228
  3. 所求事件為右尾,不是左側累積概率。

所求值為 0.0228。

檢查與易錯點:所求事件為右尾,不是左側累積概率。

先思考,待同學準備好再展開提示。

10 / 鞏固#獨立練習

X~N(t,4)。求 P(X=t)。

t=11t=11
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
連續分佈的單點概率為零。
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    P(X=μ)=0P(X=\mu)=0
  3. 平均數處密度最大,但單點概率仍為零。

所求值為 0。

檢查與易錯點:平均數處密度最大,但單點概率仍為零。

先思考,待同學準備好再展開提示。

11 / 鞏固#獨立練習

A~N(t,4)、B~N(t+10,9)。比較 P(A≤t+2) 及 P(B≤t+13)。

t=12t=12
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
把每個界限分別標準化。
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    zA=2/2=1,zB=3/3=1z_A=2/2=1,\quad z_B=3/3=1
  3. 即使平均數及尺度不同,相同 z 值仍給出相同概率。

所求關係或結論如下。

P(A≤μA+σA)=P(B≤μB+σB)P(A\le\mu_A+\sigma_A)=P(B\le\mu_B+\sigma_B)

檢查與易錯點:即使平均數及尺度不同,相同 z 值仍給出相同概率。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出有效的定義或模型及其假設。
  • 展示中間數學關係,不只寫出結論。
  • 檢查排除值、單位或結果的意義。

先思考,待同學準備好再展開提示。

12 / 遷移#獨立練習

X~N(t,4)。求 P(X=t)。

t=13t=13
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
連續分佈的單點概率為零。
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    P(X=μ)=0P(X=\mu)=0
  3. 平均數處密度最大,但單點概率仍為零。

所求值為 0。

檢查與易錯點:平均數處密度最大,但單點概率仍為零。

先思考,待同學準備好再展開提示。

13 / 遷移#獨立練習

A~N(t,4)、B~N(t+10,9)。比較 P(A≤t+2) 及 P(B≤t+13)。

t=14t=14
  • σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
以條件概率或互斥分割表示事件。
提示 2
把每個界限分別標準化。
完整解答
  1. 以條件概率或互斥分割表示事件。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    zA=2/2=1,zB=3/3=1z_A=2/2=1,\quad z_B=3/3=1
  3. 即使平均數及尺度不同,相同 z 值仍給出相同概率。

所求關係或結論如下。

P(A≤μA+σA)=P(B≤μB+σB)P(A\le\mu_A+\sigma_A)=P(B\le\mu_B+\sigma_B)

檢查與易錯點:即使平均數及尺度不同,相同 z 值仍給出相同概率。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出有效的定義或模型及其假設。
  • 展示中間數學關係,不只寫出結論。
  • 檢查排除值、單位或結果的意義。

先思考,待同學準備好再展開提示。

專注一道題目

課末檢核與訂正

回看最近核對的答案及解釋;改動草稿後須重新核對。書面推理需要自評或教師評核。

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    教師備課與評核

    提問順序

    • 把正態變量標準化,解釋所提供的表概率及對稱性。
    • 「正態分佈」中哪一個條件不可缺少?
    • 平移平均數會改變落在一個標準差內的概率嗎?

    板書重點

    • 定義關係:把正態變量標準化,解釋所提供的表概率及對稱性。
      Z=(X−μ)/σZ=(X-\mu)/\sigma
    • 適用條件:σ>0;各題提供所需概率表值。連續變量在單點的概率為零。

    預期想法

    • N(μ,σ²) 第二參數為方差,不是標準差。

    評核清單

    • 1分:選取正確表示法及條件。
    • 1分:建立中間關係式。
    • 1分:完成連貫的計算或證明。
    • 1分:解釋並檢查結論。

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