概率与统计(解答题)——大数据之五年(2018-2022)高考真题汇编(新高考卷与全国理科).pdf
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1、概率与统计(解答题)一 大 数 据 之 五 年(20 18-20 22)高考真题汇编(新高考卷与全国理科)数学考试注意事项:1、填写答题卡的内容用2B铅笔填写2、提前x x分钟收取答题卡第回卷主观题第回卷的注释阅卷人、解答题(共3 1题;共350分)得分1.(15分)在某地区进行流行病调查,随机调查了 100名某种疾病患者的年龄,得到如下的样本数据频率分布直方图.(I)(5分)估计该地区这种疾病患者的平均年龄(同一组中的数据用该组区间的中点值作代表);(2)(5分)估计该地区一人患这种疾病年龄在区间 20,70)的概率;(3)(5分)已知该地区这种疾病的患病率为0.1%,该地区年龄位于区间 4
2、0,50)的人口占该地区总人口的16%,从该地区任选一人,若此人年龄位于区间 40,50),求此人患该种疾病的概率.(样本数据中的患者年龄位于各区间的频率作为患者年龄位于该区间的概率,精确到0.0001)【答案】(1)解:平均年龄%=(5 x 0.001+15 x 0.002+25 x 0.012+35 x 0.017+45 x 0.023+55 x 0.020+65 X 0.017+75 x 0.006+85 X 0.002)x 10=47.9(岁)(2)解:设人=一人患这种疾病的年龄在区间 20,70),则P(4)=1-P(A)=1-(0.001+0.002+0.006+0.002)x 1
3、0=1-0.11=0.89(3)设B=任选一人年龄位于区间 40,50),C=任选一人患这种族病,则皿由什条攵件依概颌的率八公T式,得组 0、P(8C)0.1%x0.023xl0 0.001x0.23 n n n i.c .P(C|B)=j(B),=-=oYg=0.00143752 0.0014【解析】【分析】(1)根据平均值等于各矩形的面积乘以对应区间的中点值的和即可求出;(2)设A=一人患这种疾病的年龄在区间 20,70),根据对立事件的概率公式P(A)=1-P(即可解出;(3)根据条件概率公式即可求出.2.(10分)甲、乙两个学校进行体育比赛,比赛共设三个项目,每个项目胜方得10分,负方
4、得0分,没有平局.三个项目比赛结束后,总得分高的学校获得冠军.已知甲学校在三个项目中获胜的概率分别为0.5,0.4,0.8,各项目的比赛结果相互独立.(1)(5分)求甲学校获得冠军的概率;(2)(5分)用X表示乙学校的总得分,求X的分布列与期望.【答案】(1)解:设甲在三个项目中获胜的事件依次记为A,B,C,所以甲学校获得冠军的概率为P=P(ZBC)+P(ABC)+PABC)+P(ABC)=0,5x0,4x0.8+0.5x0,4x0.8+0.5x0.6x0.8+0.5x0.4x0.2=0.16+0.16+0.24+0.04=0.6.(2)解:依题可知,X的可能取值为0,10,20,30,所以,
5、P(X=0)=0.5 x 0.4 x 0.8=0.16,P(X=10)=0.5 x 0,4 x 0.8+0.5 x 0.6 x 0.8+0.5 x 0.4 x 0.2=0.44,P(X=20)=0.5 x 0.6 x 0.8+0.5 x 0.4 x 0.2+0.5 x 0.6 x 0.2=0.34,P(X=30)=0.5 x 0.6 x 0.2=0.06.即X的分布列为X0102030P0.160.440.340.06期望 E(X)=0 x 0.16+10 x 0.44+20 x 0.34+30 x 0.06=13【解析】【分析】(1)设甲在三个项目中获胜的事件依次记为A,B,C,再根据甲获得
6、冠军则至少获胜两个项目,利用互斥事件的概率加法公式以及相互独立事件的乘法公式即可求出;(2)依题可知,X的可能取值为0,10,20,3 0,再分别计算出对应的概率,列出分布列,即可求出期望.3.(10分)甲、乙两城之间的长途客车均由A 和 B 两家公司运营,为了解这两家公司长途客车的运行情况,随机调查了甲、乙两城之间的500个班次,得到下面列联表:2准点班次数未准点班次数A24020B21030附.“2 _ n(ad-bc)R _(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)P(K20.1000.0500.010k2.7063.8416.6 35(1)(5 分)根据上表,分别估计这两家公司甲、乙两城
7、之间的长途客车准点的概率;(2)(5 分)能否有90%的把握认为甲、乙两城之间的长途客车是否准点与客车所属公司有关?【答案】(1)解:由表中数据可知,A 共有班次240+20=26 0次,准点班次有240次,设A 家公司长途客车准点事件为M,则 颂=翁=皆;则A 家公司长途客车准点的概率为1|;B 共有班次210+30=240次,准点班次有210次,设B 家公司长途客车准点事件为N,则 2的=缥=2B 家公司长途客车准点的概率为Z.(2)解:列联表准点班次数未准点班次数合计A2402026 0B21030240合计450505002O/_ 一遢一比)=500 x(240 x30-210 x20
8、/7 ,(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)-26 0 x240 x450 x50 Z/U f c,根据临界值表可知,有 90%的把握认为甲、乙两城之间的长途客车是否准点与客车所属公司有关.【解析】【分析】(1)根据表格中数据以及古典概型的概率公式可求得结果;(2)根据表格中数据及公式计算K 2,再利用临界值表比较即可得结论.4.(1 5分)某地经过多年的环境治理,已将荒山改造成了绿水青山.为估计一林区某种树木的总材积量,随机选取了 1 0棵这种树木,测量每棵树的根部横截面积(单位:m2)和材积量(单位:m3),得到如下数据:样本号i1234567891 0总和根部横截面积X;0.0 40
9、.0 60.0 40.0 80.0 80.0 50.0 50.0 70.0 70.0 60.6材积量y(0.2 50.4 00.2 20.540.510.3 40.3 60.4 60.4 20.4 03.9 1 1 0并计算得V x?=-i=lr =-附:相关系数 1 1 0 ,1 00.0 3 8,2 y=1.61 58,工 犯=0.2 4 7 4 .T t力1(一 元)(无 一 刃 ;_ _ _ _ _乙 1=1=,0 1.8 96 x 1.3 7 71,T L “Y T L .V(X-X)2Y(y-y)2 k)0.0500.010().001K3.8416.63510.828(1)(5分
10、)能否有99%的把握认为患该疾病群体与未患该疾病群体的卫生习惯有差异?(2)(5分)从该地的人群中任选一人,A表示事件“选到的人卫生习惯不够良好”,B表示事件“选到的人患有该疾病”,联 图 与 冬 歌 的比值是卫生习惯不够良好对患该疾病风险程度的一项度量指标,记该指标为R.证明:”皤 皤;(ii)利用该调查数据,给 出 P Q 4|B),P(X|B)的估计值,并利用的结果给出R的估计值.,.2 答案(1)/6 6 251 0 0 x1 0 0 x5 0 x1 5 0所以有9 9%的把握认为患该疾病群体与未患该疾病群体的卫生习惯有差异.(2)用局部估计总体P(4 B)P画)=P I 4)q P(
11、B|&=P(B|4 P(3 )=U P(BA)P(BA)-P(BA)P(BA)(而)P(B Z)W WPQ4B)P(里)_ PQ4B)P(网 _ P(B)P _ PQ4|B)P(A B)P(BA)P(丽)=P(B4)P(BN)=P(Z I B)-PQ4 I B)(i i)P(A I B)P(*B)_ n(B)_ 4(U)A I b)-p(B)n(e)-io o P(B)P PUI为 一 型 一 里I _ p n(B)_ 1 0 0P(A|B)=P(AB)n(AB)6 0P(B y li(B yT00/_ P(AB)n(AB)10 8)=/五=三两=痂40 x90R =-3-7 7 =66 0
12、x 10故R的估计值为6【解析】【分析】(1)代入数据,求得K2,再对出表格,即可得结论;(2)(i)根据新定义,结合条件概率的计算公式,即可证明;(ii)由条件概率的计算公式分别求得P(A|B),P(A I 5),P(3|B),PA F),再代入R,求解即可.7.(1 5 分)一种微生物群体可以经过自身繁殖不断生存下来,设一个这种微生物为第0 代,经过一次繁殖后为第1 代,再经过一次繁殖后为第2 代,该微生物每代繁殖的个数是相互独立的且有相同的分布列,设 X表示1 个微生物个体繁殖下一代的个数,P(X =i)=/(i=0,1,2,3).(1)(5 分)已知 p0=0.4,P=0.3,p2=0
13、.2,p3=0,1 ,求 E(X);(2)(5 分)设 p 表示该种微生物经过多代繁殖后临近灭绝的概率,p是关于x 的方程:P o +PXX+P2x2+P3x3=x 的一个最小正实根,求证:当 E(X)W 1时,p =1 ,当 E(X)1时,p 1 ;(3)(5分)根据你的理解说明(2)问结论的实际含义.【答案】(1)E(X)=0 x 0.4 +1 x 0.3 +2 x 0.2+3 x 0.1 =1 .(2)设/(x)=p3x3+p2x2+(P i-l)x+p0,因为 P3+p2+P i+p0=1,故/(%)=p3X3+p2X2-(p2+p0+P 3)尤 +P o,若 E(X)1 ,则 P l
14、 +2P 2+33 W 1 ,故 P 2+2口3 w P o ./(%)=3 P 3/+2P 2%-(p2+p0+p3),因为/(0)=一(P 2+P o +P 3),f(1)=P2+2P 3 -P o -0,故/(X)有两个不同零点久1,%2 ,且 0 0 ;X e Q 1 ,尤2)时,/(%)/(x2)=/(I)=0 ,故1为p0+Prx+P2X2+p3X3=X的一个最小正实根,若2 1,因为/(I)=0且 在(0,%2)上为减函数,故1为Po+P1 X+p2X2+p3X3=X的一个最小正实根,综上,若 E(X)W 1 ,贝|J p =1 .若 E(X)1 ,则 P l +2 P 2 +3
15、 p3 1 ,故 P 2 +2 P 3 P o .此时/(0)=-(p2+p0+p3)0 ,故/(X)有两个不同零点X3,X4 1且 0%4 0 ;X e (%3,4)时,/(X)0 ;故/(X)在(-0 0,%3),(尤4,+8)上为增函数,在(%3,%4)上为减函数,而/(I)=0 ,故/(x4)O,故f(X)在(0,%4)存在一个零点P,且p 1 .所 以P为Po+P i%+p2x2+P3X3=X的一个最小正实根,此 时p 1 时,p 条 时,E(X)E(Y);若 p 六 时,E(X)6 6 35K 一 270 x130 x200 x200 39 ”56 6,6 35所以,有 99%的把
16、握认为甲机床的产品质量与乙机床的产品质量有差异。【解析】【分析】(1)根据频率=频数/总体直接求解即可;(2)根据独立性检验的方法直接求解即可.10.(10分)某厂研究了一种生产高精产品的设备,为检验新设备生产产品的某项指标有无提高,用一台旧设备和一台新设备各生产了 10件产品,得到各件产品该项指标数据如下:旧设备和新设备生产产品的该项指标的样本平均数分别记为元和歹,样本方差分别记为SI?和旧设备9.810.310.010.29.99.810.010.110.29.7新设备10.110.410410.010.110.310.610.510.410.5S22(1)(5 分)求 无,y,si2,S
17、 22;(2)(5分)判断新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备是否有显著提高(如果y-x 2,则认为新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备有显著提高,否则不认为有显著提高).【答案】(1)解:各项所求值如下所示x =i (9.8+1 0.3+1 0.0+1 0.2+9.9+9.8+1 0.0+1 0.1+1 0.2+9.7)=1 0.0y=(1 0.1 +1 0.4+1 0.1 +1 0.0+1 0.1 +1 0.3+1 0.6+1 0.5+1 0.4+1 0.5)=1 0.31 x (9.7-l 0.0)2+2x(9.8-l 0.0)2+(9.9-l 0.0)2+2X(1 0.0-1 0.
18、0)2+(1 0.1-l 0.0)2+2x(1 0.2-1 ().0)2+(1 0.3-1 0.0)2=0.3 6,=x (1 0.0-l 0.3)2+3 x(l 0.1 -1 0.3)2+(1 0.3-1 0.3)2+2x(1 0.4-1 0.3)2+2x(l 0.5-1 0.3)2+(l 0.6-1 0.3)2=0.4.(2)由中数据得 y -x =0.3,2 sl+s2-0.5 5 1显 然 歹-无V2 H l ,所以不认为新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备有显著提高。J 1 0【解析】【分析】(1)先计算新旧样本平均数五 歹,再直接用公式计算S I2,S 22;(2)由 中的数据,
19、计算得:y-x=0.3,2 sl+s2乜).3 4 ,显 然?-兄k)0.0500.0100.001k3.8416.6 3510.828(1)(5 分)分别估计该市一天的空气质量等级为1,2,3,4 的概率;(2)(5 分)求一天中到该公园锻炼的平均人次的估计值(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表);(3)(5 分)若某天的空气质量等级为1或 2,则称这天“空气质量好”;若某天的空气质量等级为3 或4,则称这天“空气质量不好”.根据所给数据,完成下面的2x2列联表,并根据列联表,判断是否有95%的把握认为一天中到该公园锻炼的人次与该市当天的空气质量有关?人次W400人次400空气质量好空气
20、质量不好【答案】(1)解:由频数分布表可知,该市一天的空气质量等级为1 的概率为2+;到2 5 =043,等级为2 的概率为当胪=0.27,等级为3 的概率为耳 探=0.21,等级为4 的概率为7+2+0100=0.09(2)解:由频数分布表可知,一天中到该公园锻炼的人次的平均数为1 0 2+3嚅5+5 0 x 4 5350(3)解:2 x 2 列联表如下:人 次 3,841因此,有 95%的把握认为一天中到该公园锻炼的人次与该市当天的空气质量有关.【解析】【分析】(1)根据频数分布表可计算出该市一天的空气质量等级分别为1、2、3、4 的概率;(2)利用每组的中点值乘以频数,相加后除以100可
21、得结果;(3)根据表格中的数据完善2X2列联表,计算出K2的观测值,再结合临界值表可得结论.13.(15分)某沙漠地区经过治理,生态系统得到很大改善,野生动物数量有所增加.为调查该地区某种野生动物的数量,将其分成面积相近的200个地块,从这些地块中用简单随机抽样的方法抽取20个作为样区,调查得到样本数据(X i,y i)(i=l,2,2 0),其 中X i和y i分别表示第i个样区的植物覆Z2 0%=1 2 0 0 ,1=1Z2 0 (Xi-xy=8 0 ,fi 2 0 )(c+d)(a+c)(b+d)附:K2=P(K2 k)0.0 500.0 1 00.0 0 1k3.8 416.63 51
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