初中所学过的一组数据x1,x2,...,xn的平均值的意义是相同的,由初中所学过的一组数据的方差定义直接类比有:把[(x1-Eξ)2+(x2-Eξ)2+...+(xn-Eξ)2]定义为随机变量ξ的方差.
[师]初中我们学习的一组数据的方差的概念,这一组中的个数是有限的,而这个离散型随机变量ξ的取值是有限还是无限呢?其二,一组数据中每一个出现的频率都是一样的,即为,而离散型随机变量ξ所有可能取值对应的概率是否相同呢?请同学们再从这两点出发,结合离散型随机变量ξ的期望定义,也要看看初中学习的平均数的定义,由几点出发能否得到离散型随机变量ξ的方差的定义呢?
(课堂上的学术研讨气氛十分浓厚,他们按照划分的学习小组进行讨论研究,教师也参与进去,个别指导或旁听或解疑或解答学生的问题)
[生](片刻后)我们可以进行这样的类比:
一组数据:x1,x2,...,xn离散型随机变量ξ取值:x1,x2,...,xn,...
平均值期望Eξ=x1p1+x2p2+...+xnpn+...
方差S2=[(x1-)2+(x2-)2+...+(xn-)2]方差:(x1-Eξ)2p1+(x2-Eξ)2p2
+...+(xn-Eξ)2pn+....
[师]刚才这位同学的类比是否合理呢?这是完全正确的.(开始板书下列内容):把Dξ=(x1-Eξ)2p1+(x2-Eξ)2p2+...+(xn-Eξ)2pn+...叫做随机变量ξ的均方差,简称为方差.Dξ的算术平方根叫做随机变量ξ的标准差,记作σξ."σ"读作 (国际音标)这就是随机变量ξ的方差和标准差的定义.由此可以看出,类比固然可以引导我们走向成功一面,但也会把我们领入歧途.
我们知道初中学习的方差它是说明了这组数据的波动情况,类似地离散型随机变量ξ的方差Dξ和标准差σξ的实际意义是什么呢?
[生]这两个数学量都是反映了随机变量取值的稳定与波动、集中与离散的程度.(板书)
[师]在学习数学期望时,我们证明E(aξ+b)=aEξ+b,你们能猜想出D(aξ+b)的式子吗?
[生]D(aξ+b)也是满足线性关系,即D(aξ+b)=aDξ+b.
[师]这仅仅是猜想,你能证明吗?