2023届高考数学专项练习高分突破智取压轴小题23 概率中的应用问题含答案.doc
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1、2023届高考数学专项练习概率中的应用问题【方法综述】 概率与统计的问题在高考中的地位相对稳定,而由于概率与统计具有较强的现实应用背景,在近几年的高考中,概率与统计问题在高考中所占的地位有向压轴题变化的趋势。概率与统计的热点问题主要表现在一是:以数学文化和时代发展为背景设置概率统计问题 ,二是概率统计与函数、方程、不等式及数列等相结合的问题。此类问题的解决,需要考生由较强的阅读理解能力,体现考生的数学建模、数据分析、数学运算及逻辑推理等核心素养。先就此类问题进行分析、归类,以帮助考生提升应试能力。【解答策略】类型一 以数学文化和时代发展为背景的概率问题 【例1】5如图为我国数学家赵爽约3世纪初
2、在为周髀算经作注时验证勾股定理的示意图,现在提供5种颜色给其中5个小区域涂色,规定每个区域只涂一种颜色,相邻区域颜色不同,则区域涂色不相同的概率为ABCD【来源】湖南省衡阳市第一中学2019-2020学年高三上学期7月第一次月考理科数学试题【答案】D【解析】提供5种颜色给其中5个小区域涂色,规定每个区域只涂一种颜色,相邻区域颜色不同,根据题意,如图,设5个区域依次为,分4步进行解析:,对于区域,有5种颜色可选;,对于区域与区域相邻,有4种颜色可选;,对于区域,与区域相邻,有3种颜色可选;,对于区域,若与颜色相同,区域有3种颜色可选,若与颜色不相同,区域有2种颜色可选,区域有2种颜色可选,则区域
3、有种选择,则不同的涂色方案有种,其中,区域涂色不相同的情况有:,对于区域,有5种颜色可选;,对于区域与区域相邻,有4种颜色可选;,对于区域与区域相邻,有2种颜色可选;,对于区域,若与颜色相同,区域有2种颜色可选,若与颜色不相同,区域有2种颜色可选,区域有1种颜色可选,则区域有种选择,不同的涂色方案有种,区域涂色不相同的概率为 ,故选D【点睛】本题考查古典概型概率公式的应用,考查分步计数原理等基础知识,考查运算求解能力,是中档题在求解有关古典概型概率的问题时,首先求出样本空间中基本事件的总数,其次求出概率事件中含有多少个基本事件,然后根据公式求得概率.【例2】(2020全国模拟)冠状病毒是一个大
4、型病毒家族,己知可引起感冒以及中东呼吸综合征()和严重急性呼吸综合征()等较严重疾病.而今年出现在湖北武汉的新型冠状病毒()是以前从未在人体中发现的冠状病毒新毒株.人感染了新型冠状病毒后常见体征有呼吸道症状、发热、咳嗽、气促和呼吸困难等.在较严重病例中,感染可导致肺炎、严重急性呼吸综合征、肾衰竭,甚至死亡.某医院为筛查冠状病毒,需要检验血液是否为阳性,现有n()份血液样本,有以下两种检验方式:方式一:逐份检验,则需要检验n次.方式二:混合检验,将其中k(且)份血液样本分别取样混合在一起检验.若检验结果为阴性,这k份的血液全为阴性,因而这k份血液样本只要检验一次就够了,如果检验结果为阳性,为了明
5、确这k份血液究竟哪几份为阳性,就要对这k份再逐份检验,此时这k份血液的检验次数总共为.假设在接受检验的血液样本中,每份样本的检验结果是阳性还是阴性都是独立的,且每份样本是阳性结果的概率为p().现取其中k(且)份血液样本,记采用逐份检验方式,样本需要检验的总次数为,采用混合检验方式,样本需要检验的总次数为.(1)若,试求p关于k的函数关系式;(2)若p与干扰素计量相关,其中()是不同的正实数,满足且()都有成立.(i)求证:数列等比数列;(ii)当时,采用混合检验方式可以使得样本需要检验的总次数的期望值比逐份检验的总次数的期望值更少,求k的最大值【答案】(1),(,且).(2)(i)见解析(i
6、i)最大值为4.【解析】(1)解:由已知,得,的所有可能取值为1,.若,则,.p关于k的函数关系式为,(,且). (2)(i)证明:当时,令,则,下面证明对任意的正整数n,.当,2时,显然成立;假设对任意的时,下面证明时,;由题意,得,.或(负值舍去).成立.由可知,为等比数列,.(ii)解:由(i)知,得,.设(),当时,即在上单调减.又,;,.k的最大值为4.【举一反三】1(2020宁夏高考模拟(理)根据党中央关于“精准”脱贫的要求,我市某农业经济部门派四位专家对三个县区进行调研,每个县区至少派一位专家,则甲,乙两位专家派遣至同一县区的概率为()ABCD【答案】A【解析】派四位专家对三个县
7、区进行调研,每个县区至少派一位专家基本事件总数:甲,乙两位专家派遣至同一县区包含的基本事件个数:甲,乙两位专家派遣至同一县区的概率为:,本题正确选项:2.(2020河北高三期末(理)我国历法中将一年分为春、夏、秋、冬四个季节,每个季节有六个节气,如夏季包含立夏、小满、芒种、夏至、小暑以及大暑.某美术学院甲、乙、丙、丁四位同学接到绘制二十四节气的彩绘任务,现四位同学抽签确定各自完成哪个季节中的六幅彩绘,在制签及抽签公平的前提下,甲没有抽到绘制春季六幅彩绘任务且乙没有抽到绘制夏季六幅彩绘任务的概率为_.【答案】【解析】将“甲没有抽到绘制春季六幅彩绘任务且乙没有抽到绘制夏季六幅彩绘任务”这一事件可以
8、分为两类:第一类:甲抽到夏季六幅彩绘任务的事件数为:,第二类:甲抽不到夏季六幅彩绘任务的事件数为:,总的事件数为:,故所求概率为:.故答案为:.3(2020湖北模拟)据孙子算经中记载,中国古代诸侯的等级从低到高分为:男、子、伯、候、公,共五级现有每个级别的诸侯各一人,共五人要把80个橘子分完且每人都要分到橘子,级别每高一级就多分m个(m为正整数),若按这种方法分橘子,“公”恰好分得30个橘子的概率是 【答案】【解析】【分析】根据等差数列前n项和公式得出首项与公差m的关系,列举得出所有的分配方案,从而得出结论解:由题意可知等级从低到高的5个诸侯所分的橘子个数组成等差为m的等差数列,设“男”分的橘
9、子个数为a1,其前n项和为Sn,则S55a1+80,即a1+2m16,且a1,m均为正整数,若a12,则m7,此时a530,若a14,m6,此时a528,若a16,m5,此时a526,若a18,m4,此时a524,若a110,m3,此时a522,若a112,m2,此时a520,若a114,m1,此时a518,“公”恰好分得30个橘子的概率为类型二 概率与函数、方程、不等式及数列等相结合的问题【例3】(2020浙江模拟)甲乙两人进行乒乓球比赛,现采用三局两胜的比赛制度,规定每一局比赛都没有平局(必须分出胜负),且每一局甲赢的概率都是p,随机变量X表示最终的比赛局数,若0p,则()AE(X)BE(
10、X)CD(X)DD(X)【答案】【解析】X的可能取值为2,3,P(X2)p2+(1p)22p22p+1,P(X3)2p2p2,E(X)2(2p22p+1)+3(2p2p2)2p2+2p+2,E(X2)4(2P22p+1)+9(2p2p2)10p2+10p+4,D(X)E(X2)E2(X)10p2+10p+4(2p2+2p+2)24p4+8p36p2+2p,因为E(X)以p为对称轴,开口向下,所以E(X)在p(0,)时,E(X)单调递增,所以E(X),排除A,BD(X)16p3+24p212p+2,D(X)12(2p1)20,所以D(X)在p(0,1)上单调递减,又当p时,D(X)0,所以当p(
11、0,1)时,D(X)0,所以p(0,1)时D(X)单调递增,所以D(X)4故选:D【例4】(2020 开福区模拟)设一个正三棱柱ABCDEF,每条棱长都相等,一只蚂蚁从上底面ABC的某顶点出发,每次只沿着棱爬行并爬到另一个顶点,算一次爬行,若它选择三个方向爬行的概率相等,若蚂蚁爬行10次,仍然在上底面的概率为P10,则P10为()ABCD【答案】【解析】设蚂蚁爬n次仍在上底面的概率为Pn,那么它前一步只有两种情况:A:如果本来就在上底面,再走一步要想不掉下去,只有两条路,其概率是Pn1;B:如果是上一步在下底面,则第n1步不再上底面的概率是1Pn1,如果爬上来,其概率应是(1Pn1)A,B事件
12、互斥,因此,PnPn1+(1Pn1);整理得,PnPn1+;即Pn(Pn1);构造等比数列Pn,公比为,首项为P1,可得Pn()n+因此第10次仍然在上底面的概率P10()10+故选:D【举一反三】1(2020 越城区模拟)随机变量有四个不同的取值,且其分布列如下:2sinsin3cossin3sincoscoscosPt则E()的最大值为()A1BCD1【答案】C【解析】【分析】依题意,t1,所以E()(2sinsin+3cossin+3sincos)+coscos(cossin+sincos)+(sinsin+coscos)sin(+)+cos(),根据,的情况讨论即可得到E()的最大值解
13、:依题意,t1,所以E()(2sinsin+3cossin+3sincos)+coscos(cossin+sincos)+(sinsin+coscos)sin(+)+cos(),所以当+,2k,(kz)时,即(kZ)时,E()取得最大值1故选:D2(2020 天心区模拟)已知函数f(x),若,则方程f(x)2af(x)+b0有五个不同根的概率为()ABCD【答案】C【解析】【分析】画出函数f(x)的图象,结合图象求得由方程f(x)2af(x)+b0有五个不同的实数根时f(x)的取值范围;再构造函数,利用二次函数的图象与性质求出关于a、b的不等式组表示的平面区域,计算平面区域面积比即可解:画出函
14、数f(x)的图象,如图1所示;令f(x)t,由方程f(x)2af(x)+b0有五个不同的实数根,即方程t2at+b0有两个不同的实数根t1、t2,由f(x)的图象知,t10,且0t21;设g(t)t2at+b,由二次函数g(t)的图象与性质可得,又不等式组表示的平面区域为边长为2的正方形,其面积为4,且满足条件的区域如阴影部分,其面积2,如图2所示;则所求的概率值为P故选:B【强化训练】1(2020安徽高考模拟(理)2019年5月22日具有“国家战略”意义的“长三角一体化”会议在芜湖举行;长三角城市群包括:上海市以及江苏省、浙江省、安徽省三省部分城市,简称“三省一市”. 现有4 名高三学生准备
15、高考后到上海市、江苏省、浙江省、安徽省四个地方旅游, 假设每名同学均从这四个地方中任意选取一个去旅游, 则恰有一个地方未被选中的概率为( )ABCD【答案】B【解析】名同学去旅游的所有情况有:种恰有一个地方未被选中共有:种情况恰有一个地方未被选中的概率:本题正确选项:2.设函数,若是从三个数中任取一个,是从五个数中任取一个,那么恒成立的概率是( )A. B. C. D. 【答案】A【解析】设事件为“从所给数中任取一个”,则,所求事件为事件,要计算所包含的基本事件个数,则需要确定的关系,从恒成立的不等式入手,恒成立,只需,而,当时,所以当时,所以,得到关系后即可选出符合条件的:共8个,当时, ,
16、所以符合条件,综上可得,所以3(2020湖北高考模拟(理)生活中人们常用“通五经贯六艺”形容一个人才识技艺过人,这里的“六艺”其实源于中国周朝的贵族教育体系,具体包括“礼、乐、射、御、书、数”.为弘扬中国传统文化,某校在周末学生业余兴趣活动中开展了“六艺”知识讲座,每艺安排一节,连排六节,则满足“数”必须排在前两节,“礼”和“乐”必须分开安排的概率为( )ABCD【答案】C【解析】当“数”位于第一位时,礼和乐相邻有4种情况,礼和乐顺序有2种,其它剩下的有种情况,由间接法得到满足条件的情况有 当“数”在第二位时,礼和乐相邻有3种情况,礼和乐顺序有2种,其它剩下的有种,由间接法得到满足条件的情况有
17、共有:种情况,不考虑限制因素,总数有种,故满足条件的事件的概率为: ,故答案为:C.4(2020富阳区模拟)已知数列an满足a10,且对任意nN*,an+1等概率地取an+1或an1,设an的值为随机变量n,则()AP(32)BE(3)1CP(50)P(52)DP(50)P(30)【答案】D【解析】依题意a21或a21,且P(a21)P(a21),3a3的可能取值为a2+12,a210,a2+10,a212,P(32),P(30)2,P(32),E(3)2+0+(2)0,由此排除A和B;4a4的可能取值为a3+13,a311,a3+11,a313,P(43)P(32),P(41),P(41),
18、P(43)P(32)5a5的可能取值为4,2,0,2,4P(50),P(52),所以P(50)P(52),排除C因为P(50),P(30),所以P(50)P(30),故选:D5(2019四川成都七中高考模拟(理)如果不是等差数列,但若,使得,那么称为“局部等差”数列.已知数列的项数为4,记事件:集合,事件:为“局部等差”数列,则条件概率( )ABCD【答案】C【解析】由题意知,事件共有=120个基本事件,事件“局部等差”数列共有以下24个基本事件,(1)其中含1,2,3的局部等差的分别为1,2,3,5和5,1,2,3和4,1,2,3共3个, 含3,2,1的局部等差数列的同理也有3个,共6个.含
19、3,4,5的和含5,4,3的与上述(1)相同,也有6个.含2,3,4的有5,2,3,4和2,3,4,1共 2个,含4,3,2的同理也有2个.含1,3,5的有1,3,5,2和2,1,3,5和4,1,3,5和1,3,5,4共4个,含5,3,1的也有上述4个,共24个,=.故选C.6某校高一年级研究性学习小组利用激光多普勒测速仪实地测量复兴号高铁在某时刻的速度,其工作原理是:激光器发出的光平均分成两束射出,在被测物体表面汇聚,探测器接收反射光,当被测物体横向速度为零时,反射光与探测光频率相同,当横向速度不为零时,反射光相对探测光会发生频移,其中为测速仪测得被测物体的横向速度,为激光波长,为两束探测光
20、线夹角的一半,如图,若激光测速仪安装在距离高铁处,发出的激光波长为(),某次检验中可测频移范围为()至(),该高铁以运行速度(至)经过时,可测量的概率为( )ABCD【来源】江苏省南京市2020-2021学年高三上学期1月供题数学试题【答案】A【解析】根据题意及图形可得:当时,当时,该高铁以运行速度(至)经过时频移范围为至,其区间长度为,因为某次检验中可测频移范围为()至()其区间长度为,所以可测量的概率为.故选:A.7新冠疫情期间,网上购物成为主流因保管不善,五个快递ABCDE上送货地址模糊不清,但快递小哥记得这五个快递应分别送去甲乙丙丁戊五个地方,全部送错的概率是( )ABCD【来源】浙江
21、省2020届高三下学期6月新高考进阶数学试题【答案】C【解析】5个快递送到5个地方有种方法,全送错的方法数:先分步:第一步快递送错有4种方法,第二步考虑所送位置对应的快递,假设送到丙地,第二步考虑快递,对分类,第一类送到甲地,则剩下要均送错有2种可能(丁戊乙,戊乙丁),第二类送到乙丁戊中的一个地方,有3种可能,如送到丁地,剩下的只有甲乙戊三地可送,全送错有3种可能(甲戊乙,戊甲乙,戊乙甲),总的方法数为,所求概率为故选:C8吸烟有害健康,小明为了帮助爸爸戒烟,在爸爸包里放一个小盒子,里面随机摆放三支香烟和三支跟香烟外形完全一样的“戒烟口香糖”,并且和爸爸约定,每次想吸烟时,从盒子里任取一支,若
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