2023年高考数学专项练习考点20 超几何分布与二项分布含答案.pdf
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1、12023 年高考数学专项练习年高考数学专项练习考点考点 20超几何分布与二项分布超几何分布与二项分布一一随机变量的有关概念随机变量的有关概念1.随机变量:随着试验结果变化而变化的变量,常用字母 X,Y,表示2.离散型随机变量:所有取值可以一一列出的随机变量二二离散型随机变量分布列的概念及性质离散型随机变量分布列的概念及性质1.概念:若离散型随机变量 X 可能取的不同值为 x1,x2,xi,xn,X 取每一个值 xi(i1,2,n)的概率 P(Xxi)pi,以表格的形式表示如下:Xx1x2xixnPp1p2pipn此表称为离散型随机变量 X 的概率分布列,简称为 X 的分布列有时也用等式 P(
2、Xxi)pi,i1,2,n 表示 X的分布列2.分布列的性质pi0,i1,2,3,n;ni1pi1.三三均值与方差均值与方差1.均值:称 E(X)x1p1x2p2xipixnpn为随机变量 X 的均值或数学期望,它反映了离散型随机变量取值的平均水平2.方差:称 D(X)ni1xiE(X)2pi为随机变量 X 的方差,它刻画了随机变量 X 与其均值 E(X)的平均偏离程度,其算术平方根 DX为随机变量 X 的标准差3.均值与方差的性质(1)E(aXb)aE(X)b.(2)D(aXb)a2D(X)(a,b 为常数)四四:超几何分布超几何分布:在含有 M 件次品的 N 件产品中,任取 n 件,其中恰
3、有 X 件次品,则 P(Xk)CkMCnkNMCnN,k0,1,2,m,其中 mminM,n,且 nN,MN,n,M,NN*,称随机变量 X 服从超几何分布X01mPC0MCn0NMCnNC1MCn1NMCnNCmMCnmNMCnN五:二五:二项分布项分布在 n 次独立重复试验中,用 X 表示事件 A 发生的次数,设每次试验中事件 A 发生的概率为 p,则 P(Xk)Cknpk(1p)nk(k0,1,2,n),此时称随机变量 X 服从二项分布,记作 XB(n,p),并称 p 为成功概率1.确定离散型随机变量的取值时,易忽视各个可能取值表示的事件是彼此互斥的2.对于分布列易忽视其性质 p1p2p
4、n1 及 pi0(i1,2,n),其作用可用于检验所求离散型随机变量的分布列是否正确23.注意二项分布与超几何分布的联系与区别有放回抽取问题对应二项分布,不放回抽取问题对应超几何分布,当总体数量很大时,超几何分布可近似为二项分布来处理考点一考点一 分布列、方差、数学期望的性质分布列、方差、数学期望的性质【例【例 1-1】(2022全国高三专题练习)(多选)如果是一个随机变量,则下列命题中的真命题有A取每一个可能值的概率都是非负数B取所有可能值的概率之和是 1C的取值与自然数一一对应D的取值是实数【例 1-2】(2021全国课时练习)若离散型随机变量的分布列为:01 P23cc32c则c的值为(
5、)A0B12C13D1【例 1-2】(2022全国高三专题练习)已知随机变量X的分布列为:X124P0.40.30.3则54EX 等于()A15B11C2.2D2.3【变式训练】【变式训练】1(2022全国高三专题练习)一袋中装有 5 个球,编号为 1,2,3,4,5,在袋中同时取出 3 个,以表示取出的三个球中的最小号码,则随机变量的分布列为()A123p131313B1234p11015310253C123p35310110D123p110310352(2020浙江高三专题练习)袋中有大小相同的红球 6 个,白球 5 个,从袋中每次任意取出一个球,直到取出的球是白色为止,所需要的取球次数为
6、随机变量X,则X的可能取值为()A1,2,6B1,2,7C1,2,11D1,2,33(2021全国全国模拟预测)已知随机变量4,XBp,且3E X,则3P X _4(2022全国高三专题练习)已知随机变量X的分布列为X101P121316设Y2X3,则E(Y)的值为_5(2021山东潍坊高三期中)已知33,5XB,且52YX,则Y的方差为_考点二考点二 超几何分布超几何分布【例【例 2】(2021全国模拟预测)2021 年中国国际服务贸易交易会于 9 月 2 日至 7 日在北京举行,会务组为了解我国公民对服务贸易交易会的了解程度,在网上进行了问卷调查,并随机抽取 100 份问卷对其分数(分数均
7、在50,100内)进行统计,制成如下频率分布表分数50,6060,7070,8080,9090,100频率0.050.150.30a0.10(1)求a,并估计这 100 份问卷的平均分数(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表);(2)若从这 100 份问卷中分数在50,60及90,100的问卷中按分层抽样的方法随机抽取 6 份,再从这 6 份问卷中抽取 3 份,设这 3 份问卷中分数在90,100的份数为X,求X的分布列与数学期望4【变式训练】【变式训练】1(2021云南红河模拟预测(理)2022 北京冬奥会即将开始,北京某大学鼓励学生积极参与志愿者的选拔.某学院有 6 名学生通过了志愿者选
8、拔,其中 4 名男生,2 名女生.(1)若从中依次抽取 2 名志愿者,求在第 1 次抽到男生的条件下,第 2 次也抽到男生的概率;(2)若从 6 名志愿者中任选 3 人负责滑雪项目服务岗位,且所选 3 人中女生人数为X,求X的分布列和数学期望.2(2021全国全国模拟预测)为丰富学生的课外生活,某中学要求高一年级全体学生在国庆黄金周期间,在家长的陪同下开展以“读万卷书,行万里路”为主题的研学活动,学校结合研学主题向学生们推荐了一份由历史文化类和红色文化类组成的 10 个景点的清单,要求每位学生选择其中的 3 个景点参观游览,并将参观现场的互动照片以及参观的感想在各班级微信群中与大家分享.已知学
9、校推荐的景点清单中历史文化类景点有 7 个,红色文化类景点有 6 个,其中有部分景点既属于历史文化类景点又属于红色文化类景点.(1)求某学生选择参观的 3 个景点中至少有一个红色文化类景点的概率;(2)设某学生选择参观的 3 个景点中既属于历史文化类景点又属于红色文化类景点的个数为X,求随机变量X的分布列和数学期望.53(2021全国全国模拟预测)2021 年是中国共产党成立一百周年,中共中央组织部中央广播电视总台联合录制了 3 期党课开讲啦节目.某校组织全校师生观看学习该节目,并对全校学生进行党史知识测试,现随机抽取该校 100 名学生并将他们的测试成绩(满分:100 分)绘制成频率分布直方
10、图,如图.(1)根据以上统计数据,能否认为该校成绩不低于 80 分的学生至少占所有学生的 80%?该校为提升学生的党史学习效果,开展“党史进课堂”主题活动,活动结束后再对所有学生进行测试,通过抽样检测发现学生的成绩X近似服从正态分布86,30N,则活动后学生成绩的平均值比活动前提高了大约多少分?(2)从样本中成绩在90,100内的学生中用分层抽样的方法抽取 5 人,再从这 5 人中随机抽取 3 人进行座谈,设Y表示抽取的 3 人中成绩在90,95内的人数,求Y的分布列和数学期望.考点三考点三 二项分布二项分布【例【例 3】(2021全国全国模拟预测)随着直播电商的迅速兴起,许多农民通过短视频或
11、直播销售,让新鲜的农产品快速直接地送到消费者手中,这种新的销售形式推动了农民收入的增加.某农副产品超市从一家电商农户购进一批总质量为 1000 千克的西瓜,从中随机抽取 40 个西瓜统计其质量,得到的结果如下表所示:质量/千克3,3.53.5,44,4.54.5,55,5.55.5,6数量/个26101642(1)以组中值为代表,试估计该批西瓜的数量是多少;(所得结果四舍五入保留整数)6(2)以频率估计概率,某顾客在这批西瓜中随机挑选 3 个,记这 3 个西瓜的质量在4.5,5之间的数量为随机变量X,求X的分布列与数学期望.【变式训练】【变式训练】1(2020陕西西安市铁一中学高三阶段练习(理
12、)某部门在同一上班高峰时段对甲乙两地铁站各随机抽取了50 名乘客,统计其乘车等待时间(指乘客从进站口到乘上车的时间,乘车等待时间不超过 40 分钟).将统计数据按5,10,10,15,15,20,35,40分组,制成频率分布直方图:假设乘客乘车等待时间相互独立.(1)在上班高峰时段,从甲站的乘客中随机抽取 1 人,记为A;从乙站的乘客中随机抽取 1 人,记为B.用频率估计概率,求乘客A,B乘车等待时间都小于 20 分钟的概率;(2)在上班高峰时段,从甲站乘车的乘客中随机抽取 3 人,X表示乘车等待时间小于 20 分钟的人数,用频率估计概率,求随机变量X的分布列与数学期望.72(2022全国高三
13、专题练习)很多新手拿到驾驶证后开车上路,如果不遵守交通规则,将会面临扣分的处罚,为让广大新手了解驾驶证扣分新规定,某市交警部门结合机动车驾驶人有违法行为一次记 12 分6 分3 分2 分的新规定设置了一份试卷(满分 100 分),发放给新手解答,从中随机抽取了 12 名新手的成绩,成绩以茎叶图表示如图所示,并规定成绩低于 95 分的为不合格,需要加强学习,成绩不低于 95 分的为合格.(1)求这 12 名新手的平均成绩与方差;(2)将频率视为概率,根据样本估计总体的思想,若从该市新手中任选 4 名参加座谈会,用X表示成绩合格的人数,求X的分布列与数学期望.83(2021河北大名县第一中学高三阶
14、段练习)影响青少年近视形成的因素有遗传因素和环境因素,主要原因是环境因素.学生长时期近距离的用眼状态,加上不注意用眼卫生、不合理的作息时间很容易引起近视除了学习,学生平时爱看电视、上网玩电子游戏、不喜欢参加户外体育活动,都是造成近视情况日益严重的原因.为了解情况,现从某地区随机抽取 16 名学生,调查人员用对数视力表检查得到这 16 名学生的视力状况的茎叶图(以小数点前的一位数字为茎,小数点后的一位数字为叶),如图.(1)写出这组数据的众数和中位数.(2)若视力测试结果不低于 5.0,则称为“好视力”.从这 16 名学生中随机选取 3 名,求至少有 2 名学生是“好视力”的概率;以这 16 名
15、学生中是“好视力”的频率代替该地区学生中是“好视力”的概率.若从该地区学生(人数较多)中任选3 名,记X表示抽到“好视力”学生的人数,求X的分布列.考点四考点四 数学期望做决策数学期望做决策【例【例 4】(2021全国模拟预测)1.2021 年 6 月 23 日,交通运输部、国家邮政局、国家发展改革委、人力资源社会保障部、商务部、市场监管总局、全国总工会联合印发了关于做好快递员群体合法权益保障工作的意见,从保障合理的劳动报酬,完善社会保障、增强社会认同,压实快递企业主体责任,强化政府监管与服务四个方面,对切实保障快递员群体合法权益、促进快递业持续健康发展做出了部署某大学生在某快递公司找到了一份
16、临时派送大件快递的工作,有两种月工资方案供其选择,方案一,月固定工资 1000 元,每成功派送一单大件快递提成 30 元;方案二,月固定工资 1000 元,每月成功派送的前 100 单大件快递没有提成,超过 100 单的部分每成功派送一单大件快递提成 80 元.已知该大学生能干满一个月9(1)分别求方案一和方案二的月工资y(单位:元)与该月成功派送大件快递数量n(nN,单位:单)的表达式;(2)根据该快递公司所有派送大件快递的快递员 10 个月的成功派送记录,统计了月平均成功派送大件快递数量与月数的数据,如下表:月平均成功派送大件快递数量/单150155160165170月数23221由表格中
17、的数据,分析该大学生选择哪种月工资方案比较合适,请说明理由【变式训练】【变式训练】1(2021广西南宁市东盟中学)某城市计划兴建一座至多安装 3 台污水处理设备的城市污水处理厂,根据过去统计资料显示,污水每天需处理量X(单位:万立方米)都在20,80之间,现统计了过去一个月每天需处理的污水量(单位:万立方米),其频率分布直方图如图:污水处理厂希望安装的设备尽可能运行,但每天设备最多可运行台数受每天需处理的污水量X限制,并有如下关系:每天污水量X2040X4060X6080X设备最多可运行台数123将每天污水量在以上三段的频率作为相应段的概率,(1)求未来某三天中,恰有 1 天的污水处理量超过
18、60 万立方米的概率;(2)若某台设备运行,则该台设备每天产生利润 5 万元;若某台设备未运行,则该台设备每天亏损 0.8 万元若污水厂安装 3 台设备,那么每天利润的均值能否超过 8 万元?102(2021广东福田高三阶段练习)某工厂购买软件服务,有如下两种方案:方案一:软件服务公司每日收取 80 元,对于提供的软件服务每次 10 元;方案二:软件服务公司每日收取 200 元,若每日软件服务不超过 15 次,不另外收费,若超过 15 次,超过部分的软件服务每次收费标准为 20 元(1)设日收费为y元,每天软件服务的次数为x,试写出两种方案中y与x的函数关系式;(2)该工厂对过去 100 天的
19、软件服务的次数进行了统计,得到如图所示的条形图,依据该统计数据,把频率视为概率,从节约成本的角度考虑,从两个方案中选择一个,哪个方案更合适?请说明理由3(2022全国高三专题练习)新高考的数学试卷第 1 至第 8 题为单选题,第 9 至第 12 题为多选题.多选题A、B、C、D四个选项中至少有两个选项符合题意,其评分标准如下:全部选对得 5 分,部分选对得 2 分,选错或不选得 0分.在某次考试中,第 11、12 两题的难度较大,第 11 题正确选项为AD,第 12 题正确选项为ABD.甲乙两位同学由于考前准备不足,只能对这两道题的选项进行随机选取,每个选项是否被选到是等可能的.(1)若甲同学
20、每题均随机选取一项,求甲同学两题得分合计为 4 分的概率;(2)若甲同学计划每题均随机选取一项,乙同学计划每题均随机选取两项,记甲同学的两题得分为X,乙同学的两题得分为Y,求,X Y的期望并判断谁的方案更优.111(2022全国高三专题练习)设随机变量X的分布列为P(Xk)m23k(k1,2,3),则m的值为()A1738B2738C1719D27192(2021浙江)对一批产品逐个进行检测,第一次检测到次品前已检测的产品个数为,则=k表示的试验结果为()A第k-1 次检测到正品,而第k次检测到次品B第k次检测到正品,而第k+1 次检测到次品C前k-1 次检测到正品,而第k次检测到次品D前k次
21、检测到正品,而第k+1 次检测到次品3(2022 全国 高三专题练习)设随机变量的分布列为()(1,2,3,4,5)5kPak k,则171010P等于()A35B45C25D154(2022全国高三专题练习)设 0a1.随机变量X的概率分布是X0a1P131313则当a在(0,1)内增大时,()AV(X)增大BV(X)减小CV(X)先增大后减小DV(X)先减小后增大5(2021全国高三专题练习(理)(文)设01a,则随机变量X的分布列是:X0a1P131313则当a在0,1内增大时()AD X增大BD X减小CD X先增大后减小DD X先减小后增大6(2021全国高三阶段练习)2021年7月
22、24日,国务院办公厅印发关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见 “双减”政策指出,要全面压减作业总量和时长,某校在“双减”前学生完成作业时长为随机变量,的期望为4,标准差为3,在“双减”后,该校学生完成作业的时长0.50.5,的期望为u,标准差为s,则()12A1.5u,1.5s B1.5u,2s C2u,1.5s D2u,2s 7(2022全国高三专题练习)林老师等概率地从 13 中抽取一个数字,记为X,叶老师等概率地从 15 中抽取一个数字,记为Y,已知1215()215E XYppp,其中kp是XYk的概率,其中115k,则E(XY)=()A3B5C6D88(2021
23、浙江诸暨中学高三阶段练习)设X为随机变量,(6,)XBp,若随机变量X的期望为 4,则(1)P X()A1729B4243C716729D7287299(2022全国高三专题练习)(多选)已知XY8,若XB(10,0.6),则下列说法正确的是()AE(Y)2BE(Y)6CD(Y)2.4DD(Y)5.610(2021广东茂名高三阶段练习)2021 年 9 月以来,多地限电的话题备受关注,广东省能源局和广东电网有限责任公司联合发布致全省电力用户有序用电、节约用电倡议书,目的在于引导大家如何有序节约用电.某市电力公司为了让居民节约用电,采用“阶梯电价”的方法计算电价,每户居民每月用电量不超过标准用电
24、量x(千瓦时)时,按平价计费,每月用电量超过标准电量x(千瓦时)时,超过部分按议价计费.随机抽取了 100 户居民月均用电量情况,已知每户居民月均用电量均不超过 450 度,将数据按照0,50,50,100,400,450分成 9 组,制成了频率分布直方图(如图所示).(1)求直方图中m的值;(2)如果该市电力公司希望使 85%的居民每月均能享受平价电费,请估计每月的用电量标准x(千瓦时)的值;(3)在用电量不小于 350(千瓦时)的居民样本中随机抽取 4 户,若其中不小于 400(千瓦时)的有X户居民,求X的分布列.1311(2021北京市第五中学通州校区高三阶段练习)在全民抗击新冠肺炎疫情
25、期间,北京市开展了“停课不停学”活动,此活动为学生提供了多种网络课程资源活动开展一个月后,某学校随机抽取了高三年级的甲、乙两个班级进行网络问卷调查,统计学生每天的学习时间(单位:h),将样本数据分成3,4),4,5),5,6),6,7),7,8五个组,并整理得到如图所示的频率分布直方图(1)已知该校高三年级共有 600 名学生,根据甲班的统计数据,估计该校高三年级每天学习时间达到 5 小时及以上的学生人数;(2)已知这两个班级各有 40 名学生,从甲、乙两个班级每天学习时间不足 4 小时的学生中随机抽取 3 人,记抽到的甲班学生人数为X,求X的分布列和均值;(3)记甲、乙两个班级学生每天学习时
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