2013年全國(guó)高考數(shù)學(xué)第二輪復(fù)習(xí) 專題七 概率與統(tǒng)計(jì)第3講 隨機(jī)變量及其分布列 理

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1、專題七概率與統(tǒng)計(jì)第3講隨機(jī)變量及其分布列真題試做1(2012上海高考,理17)設(shè)10x1x2x3x4104,x5105.隨機(jī)變量1取值x1,x2,x3,x4,x5的概率均為0.2,隨機(jī)變量2取值,的概率也均為0.2.若記D1,D2分別為1,2的方差,則()AD1D2BD1D2CD1D2DD1與D2的大小關(guān)系與x1,x2,x3,x4的取值有關(guān)2(2012課標(biāo)全國(guó)高考,理15)某一部件由三個(gè)電子元件按下圖方式連接而成,元件1或元件2正常工作,且元件3正常工作,則部件正常工作設(shè)三個(gè)電子元件的使用壽命(單位:小時(shí))均服從正態(tài)分布N(1 000,502),且各個(gè)元件能否正常工作相互獨(dú)立,那么該部件的使用

2、壽命超過(guò)1 000小時(shí)的概率為_3(2012山東高考,理19)現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)靶某射手向甲靶射擊一次,命中的概率為,命中得1分,沒(méi)有命中得0分;向乙靶射擊兩次,每次命中的概率為,每命中一次得2分,沒(méi)有命中得0分,該射手每次射擊的結(jié)果相互獨(dú)立假設(shè)該射手完成以上三次射擊(1)求該射手恰好命中一次的概率;(2)求該射手的總得分X的分布列及數(shù)學(xué)期望E(X)4(2012陜西高考,理20)某銀行柜臺(tái)設(shè)有一個(gè)服務(wù)窗口,假設(shè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間互相獨(dú)立,且都是整數(shù)分鐘,對(duì)以往顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下:辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間(分)12345頻率0.10.40.30.10.1從第一個(gè)顧客開始辦理業(yè)務(wù)時(shí)計(jì)時(shí)(

3、1)估計(jì)第三個(gè)顧客恰好等待4分鐘開始辦理業(yè)務(wù)的概率;(2)X表示至第2分鐘末已辦理完業(yè)務(wù)的顧客人數(shù),求X的分布列及數(shù)學(xué)期望考向分析本講是概率統(tǒng)計(jì)的重點(diǎn),主要考查三方面的內(nèi)容:相互獨(dú)立事件及其概率,題型有選擇題、填空題,有時(shí)也出現(xiàn)在解答題中與其他知識(shí)交匯命題;二項(xiàng)分布及其應(yīng)用,準(zhǔn)確把握獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)的特點(diǎn)是解答二項(xiàng)分布問(wèn)題的關(guān)鍵,一般以中檔題為主;隨機(jī)變量的分布列、數(shù)學(xué)期望和方差,以考生比較熟悉的實(shí)際應(yīng)用題為背景,綜合排列組合、概率公式、互斥事件及獨(dú)立事件等基礎(chǔ)知識(shí),考查對(duì)隨機(jī)變量的識(shí)別及概率計(jì)算能力,解答時(shí)要注意分類與整合、轉(zhuǎn)化與化歸思想的運(yùn)用,其中有選擇題,也有填空題,但更多的是解答題,難度中

4、檔熱點(diǎn)例析熱點(diǎn)一相互獨(dú)立事件及其概率【例】乒乓球比賽規(guī)則規(guī)定:一局比賽,雙方比分在10平前,一方連續(xù)發(fā)球2次后,對(duì)方再連續(xù)發(fā)球2次,依次輪換,每次發(fā)球,勝方得1分,負(fù)方得0分設(shè)在甲、乙的比賽中,每次發(fā)球,發(fā)球方得1分的概率為0.6,各次發(fā)球的勝負(fù)結(jié)果相互獨(dú)立甲、乙的一局比賽中,甲先發(fā)球(1)求開始第4次發(fā)球時(shí),甲、乙的比分為1比2的概率;(2)求開始第5次發(fā)球時(shí),甲得分領(lǐng)先的概率規(guī)律方法(1)求復(fù)雜事件的概率的一般步驟:列出題中涉及的各事件,并且用適當(dāng)?shù)姆?hào)表示;理清各事件之間的關(guān)系,列出關(guān)系式,即把隨機(jī)事件分成幾個(gè)互斥事件的和,每個(gè)小事件再分為n個(gè)相互獨(dú)立事件的乘積根據(jù)事件之間的關(guān)系準(zhǔn)確選取

5、概率公式進(jìn)行計(jì)算(2)直接計(jì)算符合條件的事件的概率較繁時(shí),可先間接地計(jì)算對(duì)立事件的概率,再求出符合條件的事件的概率變式訓(xùn)練1甲、乙兩人輪流投籃,每人每次投一球約定甲先投且先投中者獲勝,一直到有人獲勝或每人都已投球3次時(shí)投籃結(jié)束設(shè)甲每次投籃投中的概率為,乙每次投籃投中的概率為,且各次投籃互不影響(1)求乙獲勝的概率;(2)求投籃結(jié)束時(shí)乙只投了2個(gè)球的概率熱點(diǎn)二二項(xiàng)分布及其應(yīng)用【例】購(gòu)買某種保險(xiǎn),每個(gè)投保人每年度向保險(xiǎn)公司交納保險(xiǎn)費(fèi)a元,若投保人在購(gòu)買保險(xiǎn)的一年度內(nèi)出險(xiǎn),則可以獲得10 000元的賠償金假定在一年度內(nèi)有10 000人購(gòu)買了這種保險(xiǎn),且各投保人是否出險(xiǎn)相互獨(dú)立已知保險(xiǎn)公司在一年度內(nèi)至

6、少支付賠償金10 000元的概率為10.999104.(1)求一投保人在一年度內(nèi)出險(xiǎn)的概率p;(2)設(shè)保險(xiǎn)公司開辦該項(xiàng)險(xiǎn)種業(yè)務(wù)除賠償金外的成本為50 000元,為保證盈利的期望不小于0,求每位投保人應(yīng)交納的最低保險(xiǎn)費(fèi)(單位:元)規(guī)律方法事件服從二項(xiàng)分布的條件:(1)每次試驗(yàn)中,事件發(fā)生的概率是相同的(2)各次試驗(yàn)中的事件是相互獨(dú)立的(3)每次試驗(yàn)只有兩種結(jié)果:事件要么發(fā)生,要么不發(fā)生(4)隨機(jī)變量是這n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中事件發(fā)生的次數(shù)變式訓(xùn)練2某射手每次射擊擊中目標(biāo)的概率是,且各次射擊的結(jié)果互不影響(1)假設(shè)這名射手射擊5次,求恰有2次擊中目標(biāo)的概率;(2)假設(shè)這名射手射擊5次,求有3次連續(xù)擊中

7、目標(biāo),另外2次未擊中目標(biāo)的概率;(3)假設(shè)這名射手射擊3次,每次射擊,擊中目標(biāo)得1分,未擊中目標(biāo)得0分在3次射擊中,若有2次連續(xù)擊中,而另外1次未擊中,則額外加1分;若3次全擊中,則額外加3分記為射手射擊3次后的總得分?jǐn)?shù),求的分布列熱點(diǎn)三離散型隨機(jī)變量的分布列、均值與方差【例】(2012天津高考,理16)現(xiàn)有4個(gè)人去參加某項(xiàng)娛樂(lè)活動(dòng),該活動(dòng)有甲、乙兩個(gè)游戲可供參加者選擇為增加趣味性,約定:每個(gè)人通過(guò)擲一枚質(zhì)地均勻的骰子決定自己去參加哪個(gè)游戲,擲出點(diǎn)數(shù)為1或2的人去參加甲游戲,擲出點(diǎn)數(shù)大于2的人去參加乙游戲(1)求這4個(gè)人中恰有2人去參加甲游戲的概率;(2)求這4個(gè)人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參

8、加乙游戲的人數(shù)的概率;(3)用X,Y分別表示這4個(gè)人中去參加甲、乙游戲的人數(shù),記|XY|,求隨機(jī)變量的分布列與數(shù)學(xué)期望E()規(guī)律方法求離散型隨機(jī)變量的分布列,關(guān)鍵是計(jì)算各個(gè)概率值,一方面要弄清楚相應(yīng)的概型(古典概型、相互獨(dú)立事件的概率、獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)等),以便運(yùn)用相關(guān)的計(jì)算公式計(jì)算;另一方面要注意運(yùn)用分布列的性質(zhì)檢驗(yàn)所求概率值是否正確變式訓(xùn)練3(2012山東青島高三自評(píng),理19)甲居住在城鎮(zhèn)的A處,準(zhǔn)備開車到單位B處上班,若該地各路段發(fā)生堵車事件都是相互獨(dú)立的,且在同一路段發(fā)生堵車事件最多只有一次,發(fā)生堵車事件的概率如圖(例如,ACD算作兩個(gè)路段:路段AC發(fā)生堵車事件的概率為,路段CD發(fā)生堵車事

9、件的概率為,且甲在每個(gè)路段只能按箭頭指的方向前進(jìn))(1)請(qǐng)你為其選擇一條由A到B的路線,使得途中發(fā)生堵車事件的概率最??;(2)若記路線ACFB中遇到堵車次數(shù)為隨機(jī)變量,求的分布列及E()思想滲透轉(zhuǎn)化與化歸思想期望與概率的實(shí)際應(yīng)用解題中要善于透過(guò)問(wèn)題的實(shí)際背景,發(fā)現(xiàn)其中的數(shù)學(xué)規(guī)律,以便使用我們掌握的離散型隨機(jī)變量及其分布列的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題【典型例題】某產(chǎn)品按行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)分成8個(gè)等級(jí),等級(jí)系數(shù)X依次為1,2,8,其中X5為標(biāo)準(zhǔn)A,X3為標(biāo)準(zhǔn)B,已知甲廠執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)A生產(chǎn)該產(chǎn)品,產(chǎn)品的零售價(jià)為6元/件;乙廠執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)B生產(chǎn)該產(chǎn)品,產(chǎn)品的零售價(jià)為4元/件,假設(shè)甲、乙兩廠的產(chǎn)品都符合相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)(1)已

10、知甲廠產(chǎn)品的等級(jí)系數(shù)X1的概率分布列如下表所示:X15678P0.4ab0.1且X1的數(shù)學(xué)期望E(X1)6,求a,b的值;(2)為分析乙廠產(chǎn)品的等級(jí)系數(shù)X2,從該廠生產(chǎn)的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取30件,相應(yīng)的等級(jí)系數(shù)組成一個(gè)樣本,數(shù)據(jù)如下:353385563463475348538343447567用這個(gè)樣本的頻率分布估計(jì)總體分布,將頻率視為概率,求等級(jí)系數(shù)X2的數(shù)學(xué)期望;(3)在(1)、(2)的條件下,若以“性價(jià)比”為判斷標(biāo)準(zhǔn),則哪個(gè)工廠的產(chǎn)品更具可購(gòu)買性?說(shuō)明理由注:(1)產(chǎn)品的“性價(jià)比”;(2)“性價(jià)比”大的產(chǎn)品更具可購(gòu)買性. 解:(1)因?yàn)镋(X1)6,所以50.46a7b80.16,即6a7b

11、3.2.又由X1的概率分布列得0.4ab0.11,即ab0.5.由解得(2)由已知得,樣本的頻率分布表如下:X2345678f0.30.20.20.10.10.1用這個(gè)樣本的頻率分布估計(jì)總體分布,將頻率視為概率,可得等級(jí)系數(shù)X2的概率分布列如下:X2345678P0.30.20.20.10.10.1所以E(X2)30.340.250.260.170.180.14.8,即乙廠產(chǎn)品的等級(jí)系數(shù)X2的數(shù)學(xué)期望等于4.8.(3)乙廠的產(chǎn)品更具可購(gòu)買性,理由如下:因?yàn)榧讖S產(chǎn)品的等級(jí)系數(shù)的數(shù)學(xué)期望等于6,價(jià)格為6元/件,所以其“性價(jià)比”為1.因?yàn)橐覐S產(chǎn)品的等級(jí)系數(shù)的數(shù)學(xué)期望等于4.8,價(jià)格為4元/件,所以其

12、“性價(jià)比”為1.2.所以乙廠的產(chǎn)品更具可購(gòu)買性1設(shè)隨機(jī)變量服從正態(tài)分布N(3,2),若P(m)a,則P(6m)等于()Aa B12aC2a D1a2設(shè)一隨機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果只有A和且P(A)m,令隨機(jī)變量則的方差D()等于()Am B2m(1m)Cm(m1) Dm(1m)3一個(gè)袋中有6個(gè)同樣大小的黑球,編號(hào)為1,2,3,4,5,6,現(xiàn)從中隨機(jī)取出3個(gè)球,以Z表示取出球的最大號(hào)碼,令aP(Z6),則函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間是()A BC(,1) D(1,)4箱中裝有標(biāo)號(hào)為1,2,3,4,5,6且大小相同的6個(gè)球從箱中一次摸出兩個(gè)球,記下號(hào)碼并放回,如果兩球號(hào)碼之積是4的倍數(shù),則獲獎(jiǎng)現(xiàn)有4人參與摸獎(jiǎng),恰好有3

13、人獲獎(jiǎng)的概率是()A BC D5(2012浙江五校聯(lián)考,理16)甲、乙兩個(gè)籃球隊(duì)進(jìn)行比賽,比賽采用5局3勝制(即先勝3局者獲勝)若甲、乙兩隊(duì)在每場(chǎng)比賽中獲勝的概率分別為和,記需要比賽的場(chǎng)次為,則E()_.6(2012山東濟(jì)南二模,理20)一次考試共有12道選擇題,每道選擇題都有4個(gè)選項(xiàng),其中有且只有一個(gè)是正確的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:“每題只選一個(gè)選項(xiàng),答對(duì)得5分,不答或答錯(cuò)得0分”某考生已確定有8道題的答案是正確的,其余題中有兩道題都可判斷兩個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的,有一道題可以判斷一個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的,還有一道題因不理解題意只好亂猜請(qǐng)求出該考生:(1)得60分的概率;(2)所得分?jǐn)?shù)的分布列和數(shù)學(xué)期望參考答案命題調(diào)

14、研明晰考向真題試做1A23解:(1)記:“該射手恰好命中一次”為事件A,“該射手射擊甲靶命中”為事件B,“該射手第一次射擊乙靶命中”為事件C,“該射手第二次射擊乙靶命中”為事件D,由題意知P(B),P(C)P(D),由于ABCD,根據(jù)事件的獨(dú)立性和互斥性,得P(A)P(BCD)P(B)P(C)P(D)P(B)P()P()P()P(C)P()P()P()P(D).(2)根據(jù)題意,X的所有可能取值為0,1,2,3,4,5,根據(jù)事件的獨(dú)立性和互斥性,得P(X0)P()1P(B)1P(C)1P(D),P(X1)P(B)P(B)P()P(),P(X2)P(CD)P(C)P(D),P(X3)P(BCBD)

15、P(BC)P(BD),P(X4)P(CD),P(X5)P(BCD).故X的分布列為X012345P所以E(X)012345.4解:設(shè)Y表示顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間,用頻率估計(jì)概率,得Y的分布列如下:Y12345P0.10.40.30.10.1(1)A表示事件“第三個(gè)顧客恰好等待4分鐘開始辦理業(yè)務(wù)”,則事件A對(duì)應(yīng)三種情形:第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為1分鐘,且第二個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為3分鐘;第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為3分鐘,且第二個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為1分鐘;第一個(gè)和第二個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間均為2分鐘所以P(A)P(Y1)P(Y3)P(Y3)P(Y1)P(Y2)P(Y2)0.1

16、0.30.30.10.40.40.22.(2)方法一:X所有可能的取值為0,1,2.X0對(duì)應(yīng)第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間超過(guò)2分鐘,所以P(X0)P(Y2)0.5;X1對(duì)應(yīng)第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為1分鐘且第二個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間超過(guò)1分鐘,或第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為2分鐘,所以P(X1)P(Y1)P(Y1)P(Y2)0.10.90.40.49;X2對(duì)應(yīng)兩個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間均為1分鐘,所以P(X2)P(Y1)P(Y1)0.10.10.01.所以X的分布列為X012P0.50.490.01E(X)00.510.4920.010.51.方法二:X所有可能的取值為0,1,2.X0

17、對(duì)應(yīng)第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間超過(guò)2分鐘,所以P(X0)P(Y2)0.5;X2對(duì)應(yīng)兩個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間均為1分鐘,所以P(X2)P(Y1)P(Y1)0.10.10.01;P(X1)1P(X0)P(X2)0.49.所以X的分布列為X012P0.50.490.01E(X)00.510.4920.010.51.精要例析聚焦熱點(diǎn)熱點(diǎn)例析【例1】解:記Ai表示事件:第1次和第2次這兩次發(fā)球,甲共得i分,i0,1,2;Bi表示事件:第3次和第4次這兩次發(fā)球,甲共得i分,i0,1,2;A表示事件:第3次發(fā)球,甲得1分;B表示事件:開始第4次發(fā)球時(shí),甲、乙的比分為1比2;C表示事件:開始第5次發(fā)球時(shí),

18、甲得分領(lǐng)先(1)BA0AA1,P(A)0.4,P(A0)0.420.16,P(A1)20.60.40.48,P(B)P(A0AA1)P(A0A)P(A1)P(A0)P(A)P(A1)P()0.160.40.48(10.4)0.352.(2)P(B0)0.620.36,P(B1)20.40.60.48,P(B2)0.420.16,P(A2)0.620.36.CA1B2A2B1A2B2,P(C)P(A1B2A2B1A2B2)P(A1B2)P(A2B1)P(A2B2)P(A1)P(B2)P(A2)P(B1)P(A2)P(B2)0.480.160.360.480.360.160.307 2.【變式訓(xùn)練

19、1】解:設(shè)Ak,Bk分別表示甲、乙在第k次投籃投中,則P(Ak),P(Bk)(k1,2,3)(1)記“乙獲勝”為事件C,由互斥事件有一個(gè)發(fā)生的概率與相互獨(dú)立事件同時(shí)發(fā)生的概率計(jì)算公式,知P(C)P()P()P()P()P(B1)P()P(B2)P()P()P()P()P()P(B3).(2)記“投籃結(jié)束時(shí)乙只投了2個(gè)球”為事件D,則由互斥事件有一個(gè)發(fā)生的概率與相互獨(dú)立事件同時(shí)發(fā)生的概率計(jì)算公式,知P(D)P()P()P()P()P()P(B2)P()P()P()P()P(A3).【例2】解:各投保人是否出險(xiǎn)互相獨(dú)立,且出險(xiǎn)的概率都是p,記投保的10 000人中出險(xiǎn)的人數(shù)為,則B(104,p)(

20、1)記A表示事件:保險(xiǎn)公司為該險(xiǎn)種至少支付10 000元賠償金,則發(fā)生當(dāng)且僅當(dāng)0,P(A)1P()1P(0)1,又P(A)1,故p0.001.(2)該險(xiǎn)種總收入為10 000a元,支出是賠償金總額與成本的和支出10 00050 000.盈利10 000a(10 00050 000),盈利的期望為E()10 000a10 000E()50 000,由B(104,103)知,E()10 000103,E()104a104E()5104104a1041041035104.E()0104a1041051040a1050a15(元)故每位投保人應(yīng)交納的最低保險(xiǎn)費(fèi)為15元【變式訓(xùn)練2】解:(1)設(shè)X為射手

21、在5次射擊中擊中目標(biāo)的次數(shù),則XB.在5次射擊中,恰有2次擊中目標(biāo)的概率P(X2).(2)設(shè)“第i次射擊擊中目標(biāo)”為事件Ai(i1,2,3,4,5);“射手在5次射擊中,有3次連續(xù)擊中目標(biāo),另外2次未擊中目標(biāo)”為事件A,則P(A)P()P()P(A3A4A5).(3)由題意可知,的所有可能取值為0,1,2,3,6,P(0)P();P(1)P()P()P();P(2)P();P(3)P(A1A2)P();P(6)P(A1A2A3).所以的分布列是01236P【例3】解:依題意,這4個(gè)人中,每個(gè)人去參加甲游戲的概率為,去參加乙游戲的概率為.設(shè)“這4個(gè)人中恰有i人去參加甲游戲”為事件Ai(i0,1,

22、2,3,4),則P(Ai).(1)這4個(gè)人中恰有2人去參加甲游戲的概率P(A2).(2)設(shè)“這4個(gè)人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參加乙游戲的人數(shù)”為事件B,則BA3A4.由于A3與A4互斥,故P(B)P(A3)P(A4).所以這4個(gè)人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參加乙游戲的人數(shù)的概率為.(3)的所有可能取值為0,2,4.由于A1與A3互斥,A0與A4互斥,故P(0)P(A2),P(2)P(A1)P(A3),P(4)P(A0)P(A4).所以的分布列是024P隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望E()024.【變式訓(xùn)練3】解:(1)記路段AC發(fā)生堵車事件為AC,各路段發(fā)生堵車事件的記法與此類同因?yàn)楦髀范伟l(fā)生堵車事件都

23、是獨(dú)立的,且在同一路段發(fā)生堵車事件最多只有一次,所以路線ACDB中遇到堵車的概率為P11P()1P()P()P()11P(AC)1P(CD)1P(DB)1.同理,路線ACFB中遇到堵車的概率為P21P().路線AEFB中遇到堵車的概率為P31P().顯然由A到B只可能在以上三條路線中選擇因此選擇路線ACFB,可使得途中發(fā)生堵車事件的概率最小(2)路線ACFB中遇到堵車次數(shù)可能取值為0,1,2,3.P(0)P(),P(1)P(AC)P(CF)P(FB),P(2)P(ACCF)P(ACFB)P(CFFB),P(3)P(ACCFFB).所以的分布列為0123P故E()0123.創(chuàng)新模擬預(yù)測(cè)演練1D2D3A4B56解:(1)設(shè)“可判斷兩個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的”兩道題之一選對(duì)為事件A,“可判斷一個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的”一道題選對(duì)為事件B,“不理解題意的”一道題選對(duì)為事件C,P(A),P(B),P(C),得60分的概率為P.(2)可能的取值為40,45,50,55,60.P(40),P(45),P(50),P(55),P(60).所得分?jǐn)?shù)的分布列為:4045505560PE()40(4550)5560.

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