专题11.7 二项分布、正态分布(精讲)-2021年新高考数学一轮复习学与练(解析版).docx
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1、专题11.7 二项分布、正态分布【考纲要求】1.了解条件概率和两个事件相互独立的概念,理解n次独立重复试验的模型及二项分布,并能解决一些简单的实际问题.2正态分布(1)通过误差模型,了解服从正态分布的随机变量通过具体实例,借助频率直方图的几何直观,了解正态分布的特征(2)了解正态分布的均值、方差及其含义.【知识清单】知识点1. 条件概率条件概率及其性质(1)对于任何两个事件和,在已知事件发生的条件下,事件发生的概率叫做条件概率,用符号来表示,其公式为.在古典概型中,若用表示事件中基本事件的个数,则.(2)条件概率具有的性质:; 如果和是两互斥事件,则知识点2. 相互独立事件同时发生的概率 (1
2、)对于事件、,若的发生与的发生互不影响,则称、是相互独立事件(2)若与相互独立,则,(3)若与相互独立,则与,与,与也都相互独立(4)若,则与相互独立知识点3. 独立重复试验的概率1n次独立重复试验(1)定义一般地,在相同条件下重复地做n次试验,各次试验的结果相互独立,称为n次独立重复试验(2)公式一般地,在n次独立重复试验中,设事件A发生的次数为X,在每次试验中事件A发生的概率为p,那么在n次独立重复试验中,事件A恰好发生k次的概率为Pn(k)Cpk(1p)nk,(k0,1,2,n)知识点4. 二项分布1.若将事件A发生的次数设为X,发生的概率为P,不发生的概率q1p,那么在n次独立重复试验
3、中,事件A恰好发生k次的概率是P(Xk)Cpkqnk(k0,1,2,n)于是得到X的分布列X01knPCp0qnCp1qn1CpkqnkCpnq0由于表中第二行恰好是二项式展开式(qp)nCp0qnCp1qn1CpkqnkCpnq0各对应项的值,称这样的离散型随机变量X服从参数为n,p的二项分布,记作XB(n,p)2.二项分布的期望、方差:若,则.若,则知识点5. 正态分布1正态曲线及其性质(1)正态曲线:函数,(x)e,x(,),其中实数,(0)为参数,我们称,(x)的图象为正态分布密度曲线,简称正态曲线(2)正态曲线的性质:曲线位于x轴上方,与x轴不相交;曲线是单峰的,它关于直线x对称;曲
4、线在x处达到峰值;曲线与x轴之间的面积为1;当一定时,曲线的位置由确定,曲线随着的变化而沿x轴平移,如图甲所示;当一定时,曲线的形状由确定,越大,曲线越“矮胖”,总体分布越分散;越小曲线越“瘦高”总体分布越集中,如图乙所示:甲乙2正态分布一般地,如果对于任何实数a,b(ab),随机变量X满足P(aXb),(x)dx,则称随机变量X服从正态分布(normal distribution)正态分布完全由参数和确定,因此正态分布常记作N(,2)如果随机变量X服从正态分布,则记为XN(,2)3正态总体三个特殊区间内取值的概率值P(X)0.6826;P(2X2)0.9544;P(3X3)0.997443原
5、则通常服从正态分布N(,2)的随机变量X只取(3,3)之间的值【考点梳理】考点一 : 条件概率【典例1】(2019北京东城高二期末)一个不透明的袋子中,放有大小相同的5个小球,其中3个黑球,2个白球如果不放回的依次取出2个球回答下列问题:()第一次取出的是黑球的概率;()第一次取出的是黑球,且第二次取出的是白球的概率;()在第一次取出的是黑球的条件下,第二次取出的是白球的概率【答案】()()()【解析】依题意,设事件A表示“第一次取出的是黑球”,设事件B表示“第二次取出的是白球”()黑球有3个,球的总数为5个,所以P(A);()第一次取出的是黑球,且第二次取出的是白球的概率为P(AB);()在
6、第一次取出的是黑球的条件下,第二次取出的是白球的概率为P(B|A)【规律方法】解决条件概率问题的步骤第一步,判断是否为条件概率,若题目中出现“已知”“在前提下”等字眼,一般为条件概率题目中若没有出现上述字眼,但已知事件的出现影响所求事件的概率时,也需注意是否为条件概率若为条件概率,则进行第二步第二步,计算概率,这里有三种思路:思路一(定义法):先求P(A)和P(AB),再由P(B|A)求P(B|A);思路二(基本事件法):借助古典概型概率公式,先求事件A包含的基本事件数n(A),再求事件AB所包含的基本事件数n(AB),得P(B|A);思路三(缩减样本空间法):缩小样本空间的方法,就是去掉第一
7、次抽到的情况,只研究剩下的情况,用古典概型求解,它能化繁为简计算条件概率,如求P(A|B),可分别求出事件B,AB包含的基本事件的个数,再利用公式计算提醒:要注意P(B|A)与P(A|B)的不同:前者是在A发生的条件下B发生的概率,后者是在B发生的条件下A发生的概率【变式探究】(2019广东高二期末)从1,2,3,4,5中任取两个不同的数,事件表示“取到的两数之和为偶数”,事件表示“取到的较大的数为奇数”,则( )ABCD【答案】A【解析】事件“取到的两个数之和为偶数”所包含的基本事件有:、, (A)=4,事件“取到的较大的数为奇数”所包含的基本事件有、,故选:考点二 :相互独立事件同时发生的
8、概率【典例2】(2019湖北高二期末(理)某电视台的夏日水上闯关节目中的前四关的过关率分别为,只有通过前一关才能进入下一关,其中,第三关有两次闯关机会,且通过每关相互独立.一选手参加该节目,则该选手能进入第四关的概率为( )ABCD【答案】D【解析】第一种情况:该选手通过前三关,进入第四关,所以,第二种情况:该选手通过前两关,第三关没有通过,再来一次通过,进入第四关,所以.所以该选手能进入第四关的概率为.故选:D【典例3】(2020全国高考真题(理)甲、乙、丙三位同学进行羽毛球比赛,约定赛制如下:累计负两场者被淘汰;比赛前抽签决定首先比赛的两人,另一人轮空;每场比赛的胜者与轮空者进行下一场比赛
9、,负者下一场轮空,直至有一人被淘汰;当一人被淘汰后,剩余的两人继续比赛,直至其中一人被淘汰,另一人最终获胜,比赛结束.经抽签,甲、乙首先比赛,丙轮空.设每场比赛双方获胜的概率都为,(1)求甲连胜四场的概率;(2)求需要进行第五场比赛的概率;(3)求丙最终获胜的概率.【答案】(1);(2);(3).【解析】(1)记事件甲连胜四场,则;(2)记事件为甲输,事件为乙输,事件为丙输,则四局内结束比赛的概率为,所以,需要进行第五场比赛的概率为;(3)记事件为甲输,事件为乙输,事件为丙输,记事件甲赢,记事件丙赢,则甲赢的基本事件包括:、,所以,甲赢的概率为.由对称性可知,乙赢的概率和甲赢的概率相等,所以丙
10、赢的概率为.【规律方法】求相互独立事件同时发生的概率的方法(1)求解该类问题在于正确分析所求事件的构成,将其转化为彼此互斥事件的和或相互独立事件的积,然后利用相关公式进行计算(2)求相互独立事件同时发生的概率的主要方法利用相互独立事件的概率乘法公式直接求解正面计算较繁(如求用“至少”表述的事件的概率)或难以入手时,可从其对立事件入手计算【变式探究】1.(2019人大附中石景山学校高一期中)投掷一枚均匀硬币和一枚均匀骰子各一次,记“硬币正面向上”为事件A,“骰子向上的点数是3”为事件B,则事件A,B中至少有一件发生的概率是( )ABCD【答案】C【解析】由题意可知,事件A与事件B是相互独立的,而
11、事件A、B中至少有一件发生的事件包含、,又,所以所事件的概率为,故选C2. (2013全国高考真题(文)甲、乙、丙三人进行羽毛球练习赛,其中两人比赛,另一人当裁判,每局比赛结束时,负的一方在下一局当裁判,设各局中双方获胜的概率均为各局比赛的结果都相互独立,第局甲当裁判.(I)求第局甲当裁判的概率;(II)求前局中乙恰好当次裁判概率.【答案】(I)(II)【解析】()记表示事件“第2局结果为甲胜”,表示事件“第3局甲参加比赛时,结果为甲负”,A表示事件“第4局甲当裁判”.则.()记表示事件“第1局结果为乙胜”,表示事件“第2局乙参加比赛时,结果为乙胜”,表示事件“第3局乙参加比赛时,结果为乙胜”
12、,B表示事件“前4局中恰好当1次裁判”.则.(1)利用独立事件的概率公式求解,关键是明确A表示事件“第4局甲当裁判”和表示事件“第2局结果为甲胜”,表示事件“第3局甲参加比赛时,结果为甲负”之间个独立关系;(2)明确X的可能取值,然后利用独立事件和互斥事件的公式逐一求解.【总结提升】求相互独立事件同时发生的概率的方法(1)求解该类问题在于正确分析所求事件的构成,将其转化为彼此互斥事件的和或相互独立事件的积,然后利用相关公式进行计算(2)求相互独立事件同时发生的概率的主要方法利用相互独立事件的概率乘法公式直接求解正面计算较繁(如求用“至少”表述的事件的概率)或难以入手时,可从其对立事件入手计算考
13、点三 :独立重复试验【典例4】(2015全国高考真题(理)投篮测试中,每人投3次,至少投中2次才能通过测试.已知某同学每次投篮投中的概率为0.6,且各次投篮是否投中相互独立,则该同学通过测试的概率为( )A0.648B0.432C0.36D0.312【答案】A【解析】该同学通过测试的概率为,故选A【典例5】(多选题)(2020襄阳市第一中学月考)一袋中有大小相同的4个红球和2个白球,给出下列结论:从中任取3球,恰有一个白球的概率是;从中有放回的取球6次,每次任取一球,恰好有两次白球的概率为;现从中不放回的取球2次,每次任取1球,则在第一次取到红球后,第二次再次取到红球的概率为;从中有放回的取球
14、3次,每次任取一球,则至少有一次取到红球的概率为. 则其中正确命题的序号是( )ABCD【答案】ABD【解析】一袋中有大小相同的4个红球和2个白球,从中任取3球,恰有一个白球的概率是故正确;从中有放回的取球6次,每次任取一球,每次抽到白球的概率为,则恰好有两次白球的概率为,故正确;现从中不放回的取球2次,每次任取1球,则在第一次取到红球后,第二次再次取到红球的概率为,故错误;从中有放回的取球3次,每次任取一球,每次抽到红球的概率为:则至少有一次取到红球的概率为,故正确.故选:ABD.【总结提升】独立重复试验的特点(1)每次试验中,事件发生的概率是相同的. (2)每次试验中的事件是相互独立的,其
15、实质是相互独立事件的特例【变式探究】1.(2019广东高二期末(理)从分别标有1,2,9的9张卡片中有放回地随机抽取5次,每次抽取1张则恰好有2次抽到奇数的概率是()ABCD【答案】B【解析】每次抽到奇数的概率都相等,为,故恰好有2次抽到奇数的概率是,故选:B2.(2019湖北高二期末)总决赛采用7场4胜制,2018年总决赛两支球队分别为勇士和骑士,假设每场比赛勇士获胜的概率为0.6,骑士获胜的概率为0.4,且每场比赛的结果相互独立,则恰好5场比赛决出总冠军的概率为_【答案】0.2688【解析】恰好5场比赛决出总冠军的情况有两种:一种情况是前4局勇士队3胜一负,第5局勇士胜,另一种情况是前4局
16、骑士队3胜一负,第5局骑士胜,恰好5场比赛决出总冠军的概率为:故答案为:0.2688【总结提升】1.运用独立重复试验的概率公式求概率,首先要分析问题中涉及的试验是否为n次独立重复试验,若不符合条件,则不能应用公式求解;在求n次独立重复试验中事件恰好发生k次的概率时,首先要确定好n和k的值,再准确利用公式求概率2解决这类实际问题往往需把所求的概率的事件分拆为若干个事件,而这每个事件均为独立重复试验;3在解题时,还要注意“正难则反”的思想的运用,即利用对立事件来求其概率考点四 :二项分布及其应用【典例6】(2020科尔沁左翼后旗甘旗卡第二高级中学高二期末(理)已知随机变量服从二项分布,则( )AB
17、CD【答案】D【解析】表示做了次独立实验,每次试验成功概率为,则选【典例7】为了适当疏导电价矛盾,保障电力供应,支持可再生能源发展,促进节能减排,某省于2018年推出了省内居民阶梯电价的计算标准:以一个年度为计费周期、月度滚动使用,第一阶梯电量:年用电量2 160度以下(含2 160度),执行第一档电价0.565 3元/度;第二阶梯电量:年用电量2 161至4 200度(含4 200度),执行第二档电价0.615 3元/度;第三阶梯电量:年用电量4 200度以上,执行第三档电价0.865 3元/度某市的电力部门从本市的用电户中随机抽取10户,统计其同一年度的用电情况,列表如下表:用户编号123
18、45678910年用电量(度)1 0001 2601 4001 8242 1802 4232 8153 3254 4114 600(1)试计算表中编号为10的用电户本年度应交电费多少元?(2)现要在这10户家庭中任意选取4户,对其用电情况作进一步分析,求取到第二阶梯电量的户数的分布列;(3)以表中抽到的10户作为样本估计全市的居民用电情况,现从全市居民用电户中随机地抽取10户,若抽到k户用电量为第一阶梯的可能性最大,求k的值【答案】见解析【解析】(1)因为第二档电价比第一档电价多0.05元/度,第三档电价比第一档电价多0.3元/度,编号为10的用电户一年的用电量是4 600度,则该户本年度应交
19、电费为4 6000.565 3(4 2002 160)0.05(4 6004 200)0.32 822.38(元)(2)由题表可知,10户中位于第二阶梯电量的有4户,设取到第二阶梯电量的用户数为,则可取0,1,2,3,4.P(0),P(1),P(2),P(3),P(4),故的分布列为01234P(3)由题意可知从全市中抽取10户,用电量为第一阶梯的户数满足XB,可知P(Xk)Ck10k(k0,1,2,3,10)由解得k.又kN*,所以当k4时概率最大,故k4.【规律方法】1.判断随机变量X服从二项分布的条件(XB(n,p)(1)X的取值为0,1,2,n.(2)P(Xk)Cpk(1p)nk(k0
20、,1,2,n,p为试验成功的概率)提醒:在实际应用中,往往出现数量“较大”“很大”“非常大”等字眼,这表明试验可视为独立重复试验,进而判定是否服从二项分布2. 二项分布满足的条件(1)每次试验中,事件发生的概率是相同的(2)各次试验中的事件是相互独立的(3)每次试验只有两种结果:事件要么发生,要么不发生(4)随机变量是这n次独立重复试验中事件发生的次数3.二项展开式的通项与二项分布的概率公式的“巧合”一般地,由n次试验构成,且每次试验相互独立完成,每次试验的结果仅有两种对立的状态,即与,每次试验中.我们将这样的试验称为次独立重复试验,也称为伯努利试验在次独立重复试验中,每次试验事件发生的概率均
21、为,即,.由于试验的独立性,次试验中,事件在某指定的次发生,而在其余次不发生的概率为.而在次试验中,事件恰好发生次的概率为,.它恰好是的二项展开式中的第项4. 牢记且理解事件中常见词语的含义:(1) 、中至少有一个发生的事件为;(2) 、都发生的事件为;(3) 、都不发生的事件为;(4) 、恰有一个发生的事件为;(5) 、至多一个发生的事件为.【变式探究】1.(2020山西运城高二期末(理)经检测有一批产品合格率为,现从这批产品中任取5件,设取得合格产品的件数为,则取得最大值时的值为( )A2B3C4D5【答案】C【解析】由题意,随机变量,若取得最大值时,则: 则,解得,则故选:2(2020青
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