备战2019年高考数学大一轮复习 热点聚焦与扩展 专题67 取球、比赛与闯关问题.doc
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1、1专题专题 6767 取球、比赛与闯关问题取球、比赛与闯关问题【热点聚焦与扩展热点聚焦与扩展】纵观近几年的高考概率统计问题,往往以实际问题为背景,围绕比赛、娱乐“闯关” 、取球等设计问题,考查概率、统计、离散型随机变量及其数字特征在实际问题中的应用考查数据处理能力以及分析问题解决问题的能力本专题在分析研究近几年高考题及各地模拟题的基础上,举例说明.(一)取球问题在很多随机变量的题目中,常以“取球”作为故事背景,通过对“取球”提出不同的要求,来考察不同的模型,常见的模型及处理方式如下:1、独立重复试验模型:关键词“可放回的抽取” ,即下一次的取球试验与上一次的相同.2、超几何分布模型:关键词“不
2、放回的抽取”3、与条件概率相关:此类问题通常包含一个抽球的规则,并一次次的抽取,要注意前一次的结果对后一步抽球的影响4、古典概型:要注意虽然题目中会说明“相同的”小球,但是为了能使用古典概型(保证基本事件为等可能事件) ,通常要将“相同的”小球视为“不同的”元素,在利用排列组合知识进行分子分母的计数.5、数字问题:在小球上标注数字,所涉及的问题与数字相关(奇,偶,最大,最小等) ,在解决此类问题时,要将数字模型转化为“怎样取球”的问题,从而转化为前几个类型进行求解.(二)比赛与闯关问题1、常见的比赛规则(1)n局m胜制:这种规则的特点为一旦某方获得m次胜利即终止比赛.所以若比赛提前结束,则一定
3、在最后一次比赛中某方达到m胜.例如:甲,乙两队举行排球比赛,比赛采取 5 局 3 胜制,已知甲获胜的概率为2 3,求甲以3:1获胜的概率:解:本题不能认为“四局中甲赢得三局” ,从而3 3 42132 3381PC ,因为如果前三局连胜,则结束比赛而不会开始第四局,所以若比分为3:1,则第四局甲获胜,前三局的比分为2:1,所以2 2 321224 33381PC (2)连胜制:规定某方连胜m场即终止比赛,所以若提前结束比赛,则最后m场连胜且之前没有达到2m场连胜.例如:甲,乙两队举行比赛,比赛共有 7 局,若有一方连胜 3 局,则比赛立即终止.已知甲获胜的概率为3 4,求甲在第 5 局终止比赛
4、并获胜的概率 解:若第 5 局比赛结束,根据连胜三局终止比赛的规则,可知甲在第 3,4,5 局获胜,且第二局失败(否则若第二局获胜,则第四局就达到三连胜) ,第一局无论胜负不影响获胜结果.所以31327 44256P (3)比分差距制:规定某方比对方多m分即终止比赛,此时首先根据比赛局数确定比分,在得分过程中要注意使两方的分差小于m (4) “一票否决制”:在比赛的过程中,如果在某一阶段失败,则被淘汰.此类问题要注意若达到第m阶段,则意味着前1m 个阶段均能通关2、解答此类题目的技巧:(1)善于引入变量表示事件:可用“字母+变量角标”的形式表示事件“第几局胜利”.例如:iA表示“第i局比赛胜利
5、” ,则iA表示“第i局比赛失败”.(2)善于使用对立事件求概率:若所求事件含情况较多,可以考虑求对立事件的概率,再用 1P AP A 解出所求事件概率.在处理离散性随机变量分布列时,也可利用概率和为 1 的特点,先求出包含情况较少的事件的概率,再间接求出包含情况较多的事件概率【经典例题经典例题】例 1.【2016 高考北京文数】某学校运动会的立定跳远和 30 秒跳绳两个单项比赛分成预赛和决赛两个阶段.下表为 10 名学生的预赛成绩,其中有三个数据模糊.学生序号12345678910立定跳远(单位:米)1.961.921.821.801.781.761.741.721.681.6030 秒跳绳
6、(单位:次)63a7560637270a1b65在这 10 名学生中,进入立定跳远决赛的有 8 人,同时进入立定跳远决赛和 30 秒跳绳决赛的有 6 人,则A.2 号学生进入 30 秒跳绳决赛 B.5 号学生进入 30 秒跳绳决赛 C.8 号学生进入 30 秒跳绳决赛 D.9 号学生进入 30 秒跳绳决赛【答案】B3【解析】例 2.【2016 年高考北京理数】袋中装有偶数个球,其中红球、黑球各占一半.甲、乙、丙是三个空盒.每次从袋中任意取出两个球,将其中一个球放入甲盒,如果这个球是红球,就将另一个球放入乙盒,否则就放入丙盒.重复上述过程,直到袋中所有球都被放入盒中,则()A.乙盒中黑球不多于丙
7、盒中黑球 B.乙盒中红球与丙盒中黑球一样多 C.乙盒中红球不多于丙盒中红球 D.乙盒中黑球与丙盒中红球一样多【答案】C【解析】试题分析:若乙盒中放入的是红球,则须保证抽到的两个均是红球;若乙盒中放入的是黑球,则须保证抽到的两个球是一红一黑,且红球放入甲盒;若丙盒中放入的是红球,则须保证抽到的两个球是一红一黑:且黑球放入甲盒;若丙盒中放入的是黑球,则须保证抽到的两个球都是黑球;A:由于抽到的两个球是红球和黑球的次数是奇数还是偶数无法确定,故无法判定乙盒和丙盒中异色球的大小关系,而抽到两个红球的次数与抽到两个黑球的次数应是相等的,故选 C.例 3.【2019 届浙江省杭州市第二中学仿真考】已知甲盒
8、子中有个红球, 个蓝球,乙盒子中有个红球,个蓝球,同时从甲乙两个盒子中取出个球进行交换, (a)交换后,从甲盒子中取 1 个球是红球的概率记为.(b)交换后,乙盒子中含有红球的个数记为.则( )A. B. C. D. 【答案】A【解析】分析:首先需要去分析交换后甲盒中的红球的个数,对应的事件有哪些结果,从而得到对应的概率的大小,再者就是对随机变量的值要分清,对应的概率要算对,利用公式求得其期望.详解:根据题意有,如果交换一个球,有交换的都是红球、交换的都是蓝球、甲盒的红球换的乙盒的蓝球、甲盒的蓝球交换的乙盒的红球,红球的个数就会出现三种情况;如果交换的是两个球,有红球换红球、蓝球换蓝球、一蓝一
9、红换一蓝一红、红换蓝、蓝换红、一蓝一红换4两红、一蓝一红换亮蓝,对应的红球的个数就是五种情况,所以分析可以求得,故选A.点睛:该题考查的是有关随机事件的概率以及对应的期望的问题,在解题的过程中,需要对其对应的事件弄明白,对应的概率会算,以及变量的可取值会分析是多少,利用期望公式求得结果.例 4 【浙江省金华市浦江县 2019 年高考适应性考试】袋中装有 5 个大小相同的球,其中有 2 个白球,2个黑球,1 个红球,现从袋中每次取出 1 球,去除后不放回,直到渠道有两种不同颜色的球时即终止,用表示终止取球时所需的取球次数,则随机变量 的数字期望是( )A. B. C. D. 【答案】A例 5.【
10、2017 江苏,23】 已知一个口袋有m个白球,n个黑球(,*,2m nnN),这些球除颜色外全部相同.现将口袋中的球随机的逐个取出,并放入如图所示的编号为1, 2,3, mn的抽屉内,其中第k次取出的球放入编号为k的抽屉(1, 2,3,)kmn.123 mn (1)试求编号为 2 的抽屉内放的是黑球的概率p;(2)随机变量X表示最后一个取出的黑球所在抽屉编号的倒数,()E X是X的数学期望,证明:()()(1)nE Xmn n【答案】 (1)n mn(2)见解析【解析】解:(1) 编号为 2 的抽屉内放的是黑球的概率p为: 1 1CCn m n n m nnpmn . (2) 随机变量 X
11、的概率分布为: 5X1 n1 1n1 2n1 k1 mnP1 1C Cn n n m n 1C Cn n n m n1 1C Cn n n m n 1 1C Cn k n m n 1 1C Cn n m n m n 随机变量 X 的期望为:例 6. 甲乙两人进行围棋比赛,约定先连胜两局者直接赢得比赛,若赛完5局仍未出现连胜,则判定获胜局数多者赢得比赛.假设每局甲获胜的概率为32,乙获胜的概率为31,各局比赛结果相互独立.(1)求甲在4局以内(含4局)赢得比赛的概率;(2)记X为比赛决出胜负时的总局数,求X的分布列和期望.6【答案】 (1)56 81;(2)X2345P5 92 910 818
12、81期望224 81.(2)思路:首先依题意能确定X可取的值为2,3,4,5,若提前结束比赛,则按(1)的想法,除了最后两场要连胜(或连败) ,其余各场应“胜负交替”.在每个事件中要分甲获胜和乙获胜两种情况进行讨论解:X可取的值为2,3,4,52212122152339P XP A AP A A2212312312216233333279P XP A A AP A A A221234123421212110433333381P XP A A A AP A A A A1234123421211212853333333381P XP A A A AP A A A AX的分布列为:X2345P5 9
13、2 910 818 81 52108224234599818181EX 例 7. 袋中装有若干个质地均匀大小相同的红球和白球,白球数量是红球数量的两倍,每次从袋中摸出一7个球,然后放回,若累计 3 次摸到红球则停止摸球,否则继续摸球直到第 5 次摸球后结束 (1)求摸球四次就停止的事件发生的概率(2)记摸到红球的次数为,求随机变量的分布列及其期望【答案】 (1)4 9;(2)0123P32 24380 24380 24317 81期望131 81. 2 2 3214 339P AC (2)思路:可知可取的值为0,1,2,3,当0,1,2时,摸球是通过完成 5 次后停止,所以可利用独立重复试验模
14、型计算概率;当3时,按照规则有可能摸球提前结束,所以要按摸球的次数(3 次,4 次,5次)分类讨论后再汇总解:可取的值为0,1,2,3523203243P4 1 51280133243PC23 2 51280233243PC 3222 22 34112112151173333333324381PCC 的分布列为:80123P32 24380 24380 24317 81 3280801713101232432432438181E 例 8. 已知甲盒内有大小相同的 1 个红球和 3 个黑球,乙盒内有大小相同的 3 个红球和 3 个黑球,现从甲,乙两个盒内各任取 2 个球(1)求取出的 4 个球中
15、没有红球的概率(2)求取出的 4 个球中恰有 1 个红球的概率(3)设为取出的 4 个球中红球的个数,求的分布列和数学期望【答案】 (1)1 10;(2)2 5;(3)0123P1 102 52 51 10 3 2【解析】思路:本题这三问的关键在于所取球中红球的个数,考虑红球个数来自于两个盒内拿出红球个数的总和,所以可将红球总数进行分配,从而得到每个盒中出红球的情况,进而计算出概率(1)设事件iA为“甲盒中取出i个红球” ,事件jB为“乙盒中取出j个红球”(3)可取的值为0,1,2,39 1010PP A 215PP B02201111 13331333 02112222 4646225C C
16、C CC CC CPP A BP ABCCCC1102 1333 1222 4633136 1510C CC CPP ABCC的分布列为:0123P1 102 52 51 10 1221301231055102E 例 9.【2016 高考山东文数】某儿童乐园在“六一”儿童节推出了一项趣味活动.参加活动的儿童需转动如图所示的转盘两次,每次转动后,待转盘停止转动时,记录指针所指区域中的数.设两次记录的数分别为x,y.奖励规则如下:若3xy ,则奖励玩具一个; 若8xy ,则奖励水杯一个;其余情况奖励饮料一瓶.假设转盘质地均匀,四个区域划分均匀.小亮准备参加此项活动.(I)求小亮获得玩具的概率;(I
17、I)请比较小亮获得水杯与获得饮料的概率的大小,并说明理由.【答案】 ()5 16.()小亮获得水杯的概率大于获得饮料的概率.【解析】10试题分析:用数对, x y表示儿童参加活动先后记录的数,写出基本事件空间与点集,|,14,14Sx yxN yNxy一一对应.得到基本事件总数.()利用列举法,确定事件A包含的基本事件,计算即得.()记“8xy ”为事件B, “38xy”为事件C.确定事件B包含的基本事件共有6个, 事件C包含的基本事件共有5个,计算得到 P B 、 P C,比较即知.()记“8xy ”为事件B, “38xy”为事件C.则事件B包含的基本事件共有6个,即 2,4 , 3,3 ,
18、 3,44,2 , 4,3 , 4,4 ,所以, 63. 168P B 则事件C包含的基本事件共有5个,即 1,4 , 2,2 , 2,3 , 3,2 , 4,1 ,所以, 5.16P C 因为35,816所以,小亮获得水杯的概率大于获得饮料的概率.例 10.【2016 高考山东理数】甲、乙两人组成“星队”参加猜成语活动,每轮活动由甲、乙各猜一个成语,在一轮活动中,如果两人都猜对,则“星队”得 3 分;如果只有一个人猜对,则“星队”得 1 分;如果两人都没猜对,则“星队”得 0 分.已知甲每轮猜对的概率是3 4,乙每轮猜对的概率是2 3;每轮活动中甲、乙猜对与否互不影响,各轮结果亦互不影响.假
19、设“星队”参加两轮活动,求:(I) “星队”至少猜对 3 个成语的概率;(2) “星队”两轮得分之和为 X 的分布列和数学期望 EX.11【答案】 (1)2 3(2)分布列见解析,23 6EX【解析】记事件 E:“星队至少猜对 3 个成语”.由题意,.EABCDABCDABCDABCDABCD 由事件的独立性与互斥性, P EP ABCDP ABCDP ABCDP ABCDP ABCD P A P B P C P DP A P B P C P DP A P B P C P DP A P B PP A P B P C P DC P D323212323132=2434343434343 2.3
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