Числовые характеристики случайных величин · урок 5 из 6 · практикум
Вероятность и статистика · 9 класс · углублённый уровень
ФРП «Математика», Москва – 2025 · строка R06 · VIS9U-026
Цели урока
находить E(X) по распределению и проверять ответ оценкой xmin≤E≤xmax (ПР-5)
предсказывать, как сдвинется E(X) при изменении значений и вероятностей (ПР-5)
выбор без возвращения, обратные задачи: неизвестные значения и вероятности (ПР-4, ПР-5)
линейность, метод индикаторов, формула «через хвосты» (ПР-5)
Разминка · устно
Теория · сводка: определение и физический смысл
Центр масс: грузы pi в точках xi уравновешены в точке E(X)
Оценка: xmin≤E(X)≤xmax
Симметрия: распределение симметрично относительно c ⇒ E(X)=c
Образец → сам · ожидание по распределению с проверкой
| x | −3 | 0 | 2 | 7 |
|---|---|---|---|---|
| P | 0,1 | 0,4 | 0,3 | ? |
P(7)=1−0,8=0,2 сумма вероятностей 1
E=−0,3+0+0,6+1,4 = 1,7 определение
−3≤1,7≤7 ✓ оценка через xmin, xmax
Образец → сам · как сдвигается точка равновесия
E=0,5+0,9+1,6=3 определение
ΔE=0,2⋅(13−8)=1, Eнов = 4
Образец → сам · сначала распределение, потом E
всего C52=10 равновозможных пар порядок не важен
P(0)=10C22, P(1)=10C31C21, P(2)=10C32
| x | 0 | 1 | 2 |
|---|---|---|---|
| P | 0,1 | 0,6 | 0,3 |
E=0,6+0,6 = 1,2 сумма P равна 1 ✓
Образец → сам · обратная задача
| x | 1 | 3 | 6 |
|---|---|---|---|
| P | a | 0,2 | b |
a+b=0,8 сумма вероятностей 1
a+0,6+6b=3,4⇒a+6b=2,8 определение
5b=2: b=0,4, a=0,4 a,b∈[0;1] ✓
проверка: 0,4+0,6+2,4 = 3,4
Теория · сводка: свойства и готовые формулы
| Правило | Формула | Когда применять |
|---|---|---|
| линейность | E(aX+b)=aE(X)+b | выигрыш, цена, перевод единиц |
| ожидание суммы | E(X+Y)=E(X)+E(Y) | всегда, даже для зависимых X, Y |
| индикатор события A | E(IA)=P(A) | X — «сколько раз произошло»: X=I1+…+In |
| биномиальное (число успехов) | E(X)=np | n независимых испытаний Бернулли |
| геометрическое (до первого успеха) | E(X)=p1 | испытания без ограничения числа |
Образец → сам · линейность ожидания
W=5S−60, S — сумма очков модель
E(S)=3⋅3,5=10,5 ожидание суммы
E(W)=5⋅10,5−60 = −7,5 руб. — невыгодна
Образец → сам · метод индикаторов
X=I1+I2+I3, Ik=1, если ящик k пуст
P(ящик пуст)=(32)3=278 все шары мимо
E(X)=3⋅278 = 98 ожидание суммы
Теория · ожидание «через хвосты» · доказательство
n=3: P1+2P2+3P3= определение
=(P1+P2+P3)+(P2+P3)+P3 Pk взяли k раз
пример: X — наибольшее на двух кубиках
P(X≥k)=1−36(k−1)2 дополнение к «оба ≤k−1»
E=6−360+1+4+9+16+25=36161 ✓
Образец → сам · задача из жизни: ограниченное число попыток
P(X≥1)=1, P(X≥2)=0,4, P(X≥3)=0,42 предыдущие неудачны
E=1+0,4+0,16 = 1,56 формула через хвосты
не 0,61≈1,67: попыток не больше трёх
Исследование · сколько серий в среднем?
Серия — подряд одинаковые: ООРО — 3 серии. Для n=3:
| ООО | ООР | ОРО | ОРР | РОО | РОР | РРО | РРР |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 | 2 | 1 |
n=2: E=1,5; n=3: E=816=2
гипотеза: E(X)=2n+1
Докажите методом индикаторов
X=1+(число смен) каждая смена — новая серия
смена на каждом из n−1 стыков: P=21
E=1+2n−1=2n+1; n=10: 5,5
Осторожно · типичные ошибки
| Где ошибаются | Неверно | Верно |
|---|---|---|
| E(X+Y), где X, Y зависимы (например, Y=X) | «формула суммы не работает» | E(X)+E(Y) — всегда |
| ожидание квадрата: X: 0 и 2, по 0,5. E(X2) | (EX)2=1 | 0⋅0,5+4⋅0,5=2 |
| выстрелы до первого попадания, p=0,2 | 0,81=1,25 | 0,21=5 |
| не более 2 попыток, p=0,5 | p1=2 | 1+0,5=1,5 |
Найди ошибку
E(W)=5⋅3,5−60=−42,5
3,5 — ожидание одного кубика, а сумма трёх: 10,5
E(W)=52,5−60=−7,5
P(ящик пуст)=(43)4, значит, E=25681
забыли сложить 4 индикатора
E=4⋅25681=6481
E=0,4+2,5+3=5,9, значит, E(X−4)=5,9
сдвиг значений сдвигает и E
E(X−4)=5,9−4=1,9
Задания с самопроверкой · база
Задания с самопроверкой · повышенный уровень
Формат ОГЭ · линия 10
1. В лотерее 1000 билетов, из них 20 выигрышных. Найдите вероятность того, что купленный билет окажется без выигрыша.
Ответ: 0,98
2. Монету бросают три раза. Найдите вероятность того, что орёл выпадет ровно два раза.
Ответ: 0,375
3. В урне 3 белых и 2 чёрных шара. Наугад вынимают два шара. Найдите вероятность того, что оба шара белые.
Ответ: 0,3
Самостоятельная работа · 4 минуты
Итог урока
Паспорт соответствия · скрытый слайд
| Поле | Значение |
|---|---|
| ФРП | «Математика» (углублённый уровень), Москва – 2025 · курс «Вероятность и статистика», 9 класс |
| Строка, урок | R06 «Числовые характеристики случайных величин», 6 ч · урок 5/6 · тип П |
| Единицы → слайды | R06.1 «Математическое ожидание случайной величины» → 2–5, 7–21 · R06.2 «Физический смысл математического ожидания» → 2, 4, 6, 16, 18 · повторение R05, R06.3–R06.6 → 3, 9, 11, 13, 19 |
| Результаты | ПР-5 (математическое ожидание по распределению, числовые характеристики изученных распределений) → 3–21 · ПР-4 (распределения в изученных опытах) → 7, 8, 14 |
| Вне урока | дисперсия в задачах — VIS9U-027; неравенство Чебышева и закон больших чисел — R07 (VIS9U-028) |
| Время | теория 12 мин · практика 33 мин (73 %) |
| Проверки | автопроверка: pending · методист: pending |