高考数学一轮复习第十一章计数原理概率随机变量及其分布11-9离散型随机变量的均值与方差正态分布学案理.doc
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1、- 1 - / 22【2019【2019 最新最新】精选高考数学一轮复习第十一章计数原理概率精选高考数学一轮复习第十一章计数原理概率随机变量及其分布随机变量及其分布 11-911-9 离散型随机变量的均值与方差正态分离散型随机变量的均值与方差正态分布学案理布学案理考纲展示 1.理解取有限个值的离散型随机变量的均值、方差的概念2能计算简单的离散型随机变量的均值、方差,并能解决一些实际问题3利用实际问题的直方图,了解正态密度曲线的特点及曲线所表示的意义考点 1 离散型随机变量的均值与方差若离散型随机变量 X 的分布列为Xx1x2xixnPp1p2pipn(1)均值:称 E(X)_为随机变量 X 的
2、均值或数学期望,它反映了离散型随机变量取值的_(2)D(X)xiE(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_程度,其算术平方根为随机变量 X的标准差答案:(1)x1p1x2p2xipixnpn 平均水平 (2)偏离(1)教材习题改编设 XB(n,p),若 D(X)4,E(X)12,则n 的值为_答案:18- 2 - / 22解析:XB(n,p),解得 p,n18.(2)教材习题改编一台机器在一天内发生故障的概率为 0.1.这台机器一周五个工作日不发生故障,可获利 5 万元;发生一次故障仍可获利 2.5 万元;发生两次故障的利润为 0 万元;发生三次或
3、者三次以上的故障要亏损 1 万元则这台机器一周内可能获利的均值是_万元答案:3.764 015解析:设这台机器一周内可能获利 X 万元,则 P(X5)(10.1)50.590 49,P(X2.5)C0.1(10.1)40.328 05,P(X0)C0.12(10.1)30.072 9,P(X1)1P(X5)P(X2.5)P(X0)0.008 56,所以 X 的分布列为X52.501P0.590 490.328 050.072 90.008 56所以,这台机器一周内可能获利的均值为 50.590 492.50.328 0500.072 9(1)0.008 563.764 015(万元)(3)教材
4、习题改编随机变量 的分布列为101Pabc其中 a,b,c 成等差数列,若 E(),则 D()_.答案:5 9解析:由题意有 abc1,2bac,ac,得a,b,c,- 3 - / 22所以 D()222.离散型随机变量的均值与方差:随机变量的取值;对应取值的概率计算签盒中有编号为 1,2,3,4,5,6 的 6 支签,从中任意取 3 支,设 X为这 3 支签的号码之中最大的一个,则 X 的数学期望为_答案:5.25解析:由题意可知,X 可以取 3,4,5,6,P(X3),P(X4),P(X5),P(X6),所以由数学期望的定义可求得E(X)5.25.考情聚焦 离散型随机变量的均值与方差是高中
5、数学的重要内容,也是高考命题的热点,常与排列组合、概率等知识综合考查主要有以下几个命题角度:角度一与超几何分布(或古典概型)有关的均值与方差典题 1 2017江西吉安高三期中近年空气质量逐步恶化,雾霾天气现象出现增多,大气污染危害加重大气污染可引起心悸、呼吸困难等心肺疾病为了解某市心肺疾病是否与性别有关,在某医院随机的对入院的 50 人进行了问卷调查得到了如下的列联表:患心肺疾病不患心肺疾病合计男5女10合计50已知在全部 50 人中随机抽取 1 人,抽到患心肺疾病的人的概率为.(1)请将上面的列联表补充完整;- 4 - / 22(2)是否有 99.5%的把握认为患心肺疾病与性别有关,说明你的
6、理由;(3)已知在患心肺疾病的 10 位女性中,有 3 位又患胃病现在从患心肺疾病的 10 位女性中,选出 3 名进行其他方面的排查,记选出患胃病的女性人数为 ,求 的分布列,数学期望以及方差下面的临界值表供参考:P(K2k)0.100.050.0250.100.0050.001k2.7063.8415.0246.6357.87910.828参考公式 K2,其中 nabcd解 (1)列联表补充如下.患心肺疾病不患心肺疾病合计男20525女101525合计302050(2)因为 K2,所以 K28.333.又 P(K27.879)0.0050.5%.那么,我们有 99.5%的把握认为是否患心肺疾
7、病是与性别有关系的(3) 的所有可能取值:0,1,2,3, 服从超几何分布,其中N10,M3,n3.则 P(k)(k0,1,2,3)所以 P(0);P(1);P(2);P(3).- 5 - / 22则 的分布列为0123P7 2421 407 401 120则 E()0123,D()2222. 的数学期望及方差分别为 E(),D().角度二与事件的相互独立性有关的均值与方差典题 2 某银行规定,一张银行卡若在一天内出现 3 次密码尝试错误,该银行卡将被锁定小王到该银行取钱时,发现自己忘记了银行卡的密码,但可以确认该银行卡的正确密码是他常用的 6 个密码之一,小王决定从中不重复地随机选择 1 个
8、进行尝试若密码正确,则结束尝试;否则继续尝试,直至该银行卡被锁定(1)求当天小王的该银行卡被锁定的概率;(2)设当天小王用该银行卡尝试密码的次数为 X,求 X 的分布列和数学期望解 (1)设“当天小王的该银行卡被锁定”为事件 A,则 P(A).(2)依题意,得 X 所有可能的取值是 1,2,3.P(X1),P(X2),P(X3)1.则 X 的分布列为X123P1 61 62 3- 6 - / 22所以 E(X)123.角度三二项分布的均值与方差典题 3 某商场举行有奖促销活动,顾客购买一定金额的商品后即可抽奖,每次抽奖都是从装有 4 个红球、6 个白球的甲箱和装有5 个红球、5 个白球的乙箱中
9、,各随机摸出 1 个球,在摸出的 2 个球中,若都是红球,则获一等奖;若只有 1 个红球,则获二等奖;若没有红球,则不获奖(1)求顾客抽奖 1 次能获奖的概率;(2)若某顾客有 3 次抽奖机会,记该顾客在 3 次抽奖中获一等奖的次数为 X,求 X 的分布列和数学期望解 (1)记事件 A1从甲箱中摸出的 1 个球是红球,A2从乙箱中摸出的 1 个球是红球,B1顾客抽奖 1 次获一等奖,B2顾客抽奖 1 次获二等奖,C顾客抽奖 1 次能获奖因为 P(A1),P(A2),所以 P(B1)P(A1A2)P(A1)P(A2),P(B2)P(A121A2)P(A12)P(1A2)P(A1)P(2)P(1)
10、P(A2)P(A1)1P(A2)1P(A1)P(A2).故所求概率为 P(C)P(B1B2)P(B1)P(B2).- 7 - / 22(2)顾客抽奖 3 次可视为 3 次独立重复试验,由(1)知,顾客抽奖 1 次获一等奖的概率为,所以 XB.于是 P(X0)C03,P(X1)C12,P(X2)C21,P(X3)C30.故 X 的分布列为X0123P64 12548 12512 1251 125X 的数学期望为 E(X)3.点石成金 求随机变量 X 的均值与方差时,可首先分析 X 是否服从二项分布,如果 XB(n,p),则用公式 E(X)np,D(X)np(1p)求解,可大大减少计算量考点 2
11、均值与方差的性质及其在决策中的应用1.均值与方差的性质(1)E(aXb)_.(2)D(aXb)_(a,b 为常数)答案:(1)aE(X)b (2)a2D(X)2两点分布与二项分布的均值、方差XX服从两点分布XB(n,p)E(X)_D(X)_答案:p(p 为成功概率) np p(1p) np(1p)典题 4 2017山东德州模拟十八届三中全会提出以管资本为主加强国有资产监管,改革国有资本授权经营体制.2015 年 1 月 20- 8 - / 22日,中国恒天集团有限公司新能源汽车总部项目签约仪式在天津举行,说明国有企业的市场化改革已经踏上新的破冰之旅恒天集团和绿地集团利用现有闲置资金可选择投资新
12、能源汽车和投资文化地产,以推进混合所有制改革,使国有资源效益最大化投资新能源汽车:投资结果盈利 40%不赔不赚亏损 20%概率1 21 61 3投资文化地产:投资结果盈利 50%不赔不赚亏损 35%概率p1 8q(1)当 p时,求 q 的值;(2)若恒天集团选择投资新能源汽车,绿地集团选择投资文化地产,如果一年后两集团中至少有一个集团盈利的概率大于,求 p 的取值范围;(3)恒天集团利用 10 亿元现有闲置资金进行投资,决定在投资新能源汽车和投资文化地产这两种方案中选择一种,已知 q,那么恒天集团选择哪种投资方案,才能使得一年后盈利金额的均值较大?给出结果并说明理由解 (1)因为投资文化地产后
13、,投资结果只有“盈利 50%” “不赔不赚” “亏损 35%”三种,且三种投资结果相互独立,所以 pq1.又 p,所以 q.(2)记事件 A 为“恒天集团选择投资新能源汽车且盈利” ,事件 B为“绿地集团选择投资文化地产且盈利” ,事件 C 为“一年后两集团- 9 - / 22中至少有一个集团盈利” ,则 CABAB,且 A,B 相互独立由图表可知,P(A),P(B)p,所以 P(C)P(A)P(B)P(AB)(1p)ppp.因为 P(C)p,所以 p.又 pq1,q0,所以 p.所以p.故 p 的取值范围为.(3)假设恒天集团选择投资新能源汽车,且记 X 为恒天集团投资新能源汽车的盈利金额(
14、单位:亿元),则 X 的所有可能取值为4,0,2,所以随机变量 X 的分布列为X402P1 21 61 3E(X)40(2).假设恒天集团选择投资文化地产,且记 Y 为恒天集团投资文化地产的盈利金额(单位:亿元),则 Y 的所有可能取值为 5,0,3.5,所以随机变量 Y 的分布列为Y503.5P1 21 83 8E(Y)50(3.5).因为,所以 E(X)E(Y)- 10 - / 22故恒天集团选择投资新能源汽车,才能使得一年后盈利金额的均值较大点石成金 随机变量的均值反映了随机变量取值的平均水平,方差反映了随机变量稳定于均值的程度,它们从整体和全局上刻画了随机变量,是生产实际中用于方案取舍
15、的重要理论依据一般先比较均值,若均值相同,再用方差来决定.为回馈顾客,某商场拟通过摸球兑奖的方式对 1 000 位顾客进行奖励,规定:每位顾客从一个装有 4 个标有面值的球的袋中一次性随机摸出 2 个球,球上所标的面值之和为该顾客所获的奖励额(1)若袋中所装的 4 个球中有 1 个所标的面值为 50 元,其余 3 个均为 10 元,求:顾客所获的奖励额为 60 元的概率;顾客所获的奖励额的分布列及均值;(2)商场对奖励总额的预算是 60 000 元,并规定袋中的 4 个球只能由标有面值 10 元和 50 元的两种球组成,或标有面值 20 元和 40 元的两种球组成为了使顾客得到的奖励总额尽可能
16、符合商场的预算且每位顾客所获的奖励额相对均衡,请对袋中的 4 个球的面值给出一个合适的设计,并说明理由解:(1)设顾客所获的奖励额为 X.依题意,得 P(X60).即顾客所获的奖励额为 60 元的概率为.依题意,得 X 的所有可能取值为 20,60.P(X60),P(X20),故 X 的分布列为X2060- 11 - / 22P1 21 2所以顾客所获的奖励额的均值为E(X)206040(元)(2)根据商场的预算,每个顾客的平均奖励额为 60 元所以,先寻找均值为 60 元的可能方案对于面值由 10 元和 50 元组成的情况,如果选择(10,10,10,50)的方案,因为 60 元是面值之和的
17、最大值,所以均值不可能为 60 元;如果选择(50,50,50,10)的方案,因为 60 元是面值之和的最小值,所以均值也不可能为 60 元,因此可能的方案是(10,10,50,50),记为方案 1.对于面值由 20 元和 40 元组成的情况,同理可排除(20,20,20,40)和(40,40,40,20)的方案,所以可能的方案是(20,20,40,40),记为方案2.以下是对两个方案的分析:对于方案 1,即方案(10,10,50,50),设顾客所获的奖励额为X1,则 X1 的分布列为X12060100P1 62 31 6X1 的均值为 E(X1)206010060,X1 的方差为 D(X1)
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