离散型随机变量及其分布列
随机变量是把随机试验结果数量化的变量;离散型随机变量的分布列列出全部取值及对应概率,满足 、,是计算期望与方差的基础。
适用前提与边界条件
- 随机变量的取值随试验结果而定,试验前不能预知,但取值的概率确定
- 离散型取值可以一一列出;连续型(如长度、时间)取区间内任意值,不用分布列描述
- 分布列必须列全所有取值,概率非负且总和恰为 ,漏列会导致概率和不为
定义
随机变量:把随机试验的每一个结果对应到一个实数的变量,常用大写字母 表示。事件「 取值为 」记为 。
离散型随机变量:取值能一一列举出来的随机变量。设其取值为 ,对应概率为 ,则下表称为 的分布列:
分布列的两条性质:();。
推导
分布列的两条性质直接来自概率的基本性质:
因此任何候选分布列都要过「非负」与「和为 」两道检验。
典例精析
例 1:袋中有 3 个红球、2 个白球,不放回取 2 个,记 为取到红球的个数,写出分布列。
可取 :
检验:,分布列合法。
例 2:已知实数 满足 ,证明 。记 、,令 以概率 取 、以概率 取 。由 ,得
由 得 ,即 。
对比
| 类型 | 取值特征 | 描述工具 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 离散型随机变量 | 可一一列举 | 分布列 | 命中次数、骰子点数 |
| 连续型随机变量 | 充满某个区间 | 概率密度函数 | 身高、等待时间 |
| 普通变量 | 取值确定 | 方程或赋值 | 圆面积中的半径 |
正例与反例
✅ 正例
- 掷一枚均匀骰子, 为朝上点数,则 (),六个概率之和为
- 投篮命中概率 ,投 3 次命中次数 服从二项分布,
❌ 反例
- 分布列只列到「中奖」概率 而不列「不中奖」,概率和不为 ,分布列不完整
高频误解与考试易错
- 列出的概率之和不等于 ,说明取值遗漏或概率算错
- 把随机变量与它的某个取值混淆,写成「 概率为 」时缺大括号事件记号
- 有放回与无放回抽样混用:前者各次独立用二项分布,后者概率逐次变化
- 「至少」「至多」类事件不拆成互斥事件之和,直接硬算
常见问题
随机变量和以前学的变量有什么不同?
普通变量取值是确定的或由方程决定;随机变量取哪个值由随机试验决定,试验前只知道它取各值的概率。
分布列有哪两条检验标准?
一是每个概率非负 ;二是全部概率之和为 。两条同时满足才是合法分布列。
二项分布什么时候用?
次独立重复试验,每次只有「成功/失败」两种结果且成功概率 固定,成功次数 服从 ,。
依据与出处
- 人教 A 版(2019 审定)选择性必修第三册 第七章《随机变量及其分布》§7.2 离散型随机变量及其分布列