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随机数的含义与应用
随机数就是在一定范围内随机产生的数,并且得到这个范围内的每一种数的机会同样,随机数应用很广泛,运用它可以协助我们进行随机抽样,还可以运用它在某一种范围得到每一种数机会是均等的这一特征来模拟试验,这样可替代我们自已做大量反复的试验,从而使我们顺利地求出有关事件的概率。
随机数的产生可以人工产生,例如抽签、摸球、转盘等措施,但这样做费时、费力,并且有时很难保证抽到每一种数的机会是均等的.
因此,我们目前重要是通过计算器和计算机来产生随机数的。
目前大部分计算器都能产生0~1之间的均匀随机数(实数)。
(1)用函数型计算器产生随机数的措施:
按一次SHIFT+RAN#键产生一种0~1之间的随机数,若需要多种,则反复按键;
(2)计算机中用软件产生随机数(本书用Scilab产生随机数):
①Scilab中用rand( )函数来产生0~1的均匀随机数,每调用一次rand( )函数,就产生一种随机数。
②若要产生a~b之间的随机数,可以使用变换rand( )*(b-a)+a得到.
(3)在Excel工作表中得到随机数
在Excel工作表中,在单元格中输入“=rand( )”就得到一种0~1之间的随机数。
例1. 随机模拟投掷硬币的试验,估计掷得正面的概率。
解:用计算器产生一种0~1之间的随机数,假如这个数在0~,则认为硬币正面向上,~1之间,则认为硬币正面向下。
记下正面向上的频数及试验总次数,就可以得到正面向上的频率了。
试验次数
正面向上的频数
正面向上的频率
50
23
60
29
70
32
80
38
90
47
100
54
例2. ,并估计事件A:“海豚嘴尖离岸边不超过2m”的概率。
我们运用计算机产生随机数x和y,用它们来表达海豚嘴尖的横坐标与纵坐标,假如(x,y)出目前图中的阴影部分,我们就认为事件A发生了。
下面我们设计一种算法使计算机或计算器能模拟这个试验并根据事件A发生的概率.
S1 用计数器n记录做了多少次试验,用计数器m记录其中有多少次 (x,y)出目前阴影部分中,首先置n=0,m=0;
S2 用变换rand( )*30-15产生-15~15之间的随机数x作为海豚嘴尖的横坐标,用变换rand( )*20-10产生-10~10之间的随机数y作为海豚嘴尖的纵坐标;
S3 判断(x,y)与否落在阴影部分中,即与否满足||x|-15|≤2或||y|-10|≤2,假如是,则m=m+1,假如不是,则m不变;
S4 表达随机试验次数的计数器n值加1,即n=n+1, 假如还需要试验,则返回环节S2继续执行,否则,程序结束。
程序结束后,事件A发生的频率 作为A的概率近似值。
试验次数
事件A频数m
事件A频率m/n
100
35
1000
324
10000
2997
100000
30506
N=input(“N=");
n=0;m=0;
for i=1:1:N
x=rand()*30-15;
y=rand()*20-10;
c=abs(abs(x)-15);
d=abs(abs(y)-10);
if c<=2|d<=2
m=m+1;
end
n=n+1;
end
p=m/N;
p