针,随机投到纸上n次,记针与直线相交的次数为m.由此实验计算
1)针与直线相交的概率。
2)圆周率的近似值。
二、实验过程
1.问题一:
MATLAB程序:
第一问:
n1=0:
100;n2=0:
1000;n3=0:
10000;n4=0:
100000;
x1=100;x2=1000;x3=10000;x4=100000;
p1=0.02;p2=0.002;p3=0.0002;p4=0.00002;
lamada=2;
y1=poisspdf(n1,lamada);
y2=poisspdf(n2,lamada);
y3=poisspdf(n3,lamada);
y4=poisspdf(n4,lamada);
y11=binopdf(n1,x1,p1);
y22=binopdf(n2,x2,p2);
y33=binopdf(n3,x3,p3);
y44=binopdf(n4,x4,p4);
figure
(1);
holdon;
plot(n1,y1,'r.-');
plot(n1,y11,'b.-');
holdoff;
figure
(2);
holdon;
plot(n2,y2,'r.-');
plot(n2,y22,'b.-');
holdoff;
figure(3);
holdon;
plot(n3,y3,'r.-');
plot(n3,y33,'b.-');
holdoff;
figure(4)
holdon;
plot(n4,y4,'r.-');
plot(n4,y44,'b.-');
holdoff;
第二问:
n1=0:
10;n2=0:
100;n3=0:
1000;n4=0:
10000;n5=0:
100000;n4
x1=10;x2=100;x3=1000;x4=10000;x5=100000;
p1=0.2;p2=0.02;p3=0.002;p4=0.0002;p5=0.00002;
lamada=2;
p111=binocdf(50,x1,p1)-binocdf(5,x1,p1);
p112=binocdf(50,x2,p2)-binocdf(5,x2,p2);
p113=binocdf(50,x3,p3)-binocdf(5,x3,p3);
p114=binocdf(50,x4,p4)-binocdf(5,x4,p4);
p115=binocdf(50,x5,p5)-binocdf(5,x5,p5);
p121=binocdf(90,x1,p1)-binocdf(20,x1,p1);
p122=binocdf(90,x2,p2)-binocdf(20,x2,p2);
p123=binocdf(90,x3,p3)-binocdf(20,x3,p3);
p124=binocdf(90,x4,p4)-binocdf(20,x4,p4);
p125=binocdf(90,x5,p5)-binocdf(20,x5,p5);
p21=poisscdf(50,lamada)-poisscdf(5,lamada);
p22=poisscdf(90,lamada)-poisscdf(20,lamada);
p311=normcdf(50,lamada,2-2*p1)-normcdf(5,lamada,2-2*p1);
p312=normcdf(50,lamada,2-2*p2)-normcdf(5,lamada,2-2*p2);
p313=normcdf(50,lamada,2-2*p3)-normcdf(5,lamada,2-2*p3);
p314=normcdf(50,lamada,2-2*p4)-normcdf(5,lamada,2-2*p4);
p315=normcdf(50,lamada,2-2*p5)-normcdf(5,lamada,2-2*p5);
p321=normcdf(90,lamada,2-2*p1)-normcdf(20,lamada,2-2*p1);
p322=normcdf(90,lamada,2-2*p2)-normcdf(20,lamada,2-2*p2);
p323=normcdf(90,lamada,2-2*p3)-normcdf(20,lamada,2-2*p3);
p324=normcdf(90,lamada,2-2*p4)-normcdf(20,lamada,2-2*p4);
p325=normcdf(90,lamada,2-2*p5)-normcdf(20,lamada,2-2*p5);
disp(p111);disp(p112);disp(p113);disp(p114);disp(p115);
disp(p121);disp(p122);disp(p123);disp(p124);disp(p125);
disp(p21);disp(p22);
disp(p311);disp(p312);disp(p313);disp(p314);disp(p315);
disp(p321);disp(p322);disp(p323);disp(p324);disp(p325);
(1)实验结果:
当n=101,…,105,
二项分布的结果分别为:
0.0064
0.0155
0.0165
0.0166
0.0166
当n=101,…,105,
二项分布的结果分别为:
0
8.8818e-16
5.1070e-15
5.9952e-15
2.7678e-13
泊松分布的结果为:
=0.0166
=6.1062e-15
当n=101,…,105,
正态分布的结果分别为:
0.0304
0.0629
0.0664
0.0668
0.0668
当n=101,…,105,
正态分布的结果分别为:
0
0
0
0
0
(2)实验分析:
当n的取值较大时,泊松分布和二项分布的差别很小。
2.问题二:
问题分析:
本题是关于正态分布的有关概率计算问题,只要调用正态分布(norm)的有关命令就能实现其计算。
这些命令分别是分布函数命令normcdf(
);概率密度命令normpdf(
);逆分布函数命令norminv(
)。
MATLAB程序:
p1=normcdf(2.9,1.5,0.5)-normcdf(1.8,1.5,0.5)
p2=1-normcdf(-2.5,1.5,0.5)
p3=1+normcdf(0.1,1.5,0.5)-normcdf(3.3,1.5,0.5)
px=0.95;
x0=norminv(px,1.5,0.5)
x=(-5:
0.02:
10);
y1=normpdf(x,1,0.5);
plot(x,y1);
holdon
y2=normpdf(x,2,0.5);
plot(x,y2);
holdon
y3=normpdf(x,3,0.5);
plot(x,y3);
grid;
xlabel('x');ylabel('p')
gtext('均值为1')
gtext('均值为2')
gtext('均值为3')
title('正态概率密度曲线')
运行结果:
p1=0.2717
p2=1.0000
p3=0.0027
x0=2.3224
由上图可以看出正态分布曲线是以x=µ为对称轴的。
3.问题三:
问题分析:
由题意知卖出百份可赚14元而卖不出的一百份会赔8元,所以购进整百份报纸比较划算。
设X(k)为购进k百张报纸后赚得的钱,分别计算E(X(k))(k=0,1,2,3,4,5),由此得到当k=3时,E(X(k))最大,故最佳购进量为300。
MATLAB程序:
T=[]
fork=0:
5
s=0;
forn=1:
3000
x=rand(1,1)
ifx<=0.05
y=0;
elseifx<=0.15
y=1;
elseifx<=0.4
y=2;
elseifx<=0.75
y=3;
elseifx<=0.9
y=4;
elsex<1
y=5;
end
ifk>y
w=22*y-8*k;
else
w=14*k;
end
s=s+w;
end
t=s/3000;
T=[T,t]
end
T
输出结果:
T=012.988023.262728.976025.948020.6760
4.问题四:
MATLAB程序:
clear('n')
clear('a')
clear('x')
clear('f')
clear('y')
clear('m')
disp('本程序用来进行投针实验的演示,a代表两线间的宽度,针的长度l=a/2,n代表实验次数');
a=input('请输入a:
');
n=input('请输入n:
');
x=unifrnd(0,a/2,[n,1]);
f=unifrnd(0,pi,[n,1]);
y=x<0.25*a*sin(f);
m=sum(y);
PI=vpa(a*n/(a*m))
运行结果:
本程序用来进行投针实验的演示,a代表两线间的宽度,针的长度l=a/2,n代表实验次数
请输入a:
3
请输入n:
100000
PI=3.135********49673858504766683392
四、实验总结:
通过上机实验,我掌握了MATLAB软件关于概率分布作图的基本操作,也加深了对于正态分布函数的认识。
同时解决了一些与生活相关的实际问题,体会到了概率统计在实际生活中的重要作用。
在上机的过程中,也遇到了一些问题,比如在用plot画正态分布函数图像时出现了:
Conversiontodoublefromsymisnotpossible的错误。
通过上网查阅资料,采用了更加简单的程序代码解决了问题,收获很多。