2023届高考数学23高分突破智取压轴小题23概率中的应用问题含答案.pdf
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1、2023届高考数学23高分突破,智取压轴小题23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
2、家赵爽(约3世纪初)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A C区域涂色不相同的概率为()A.一72B.一73C.一74D.-7【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A E,分4步进行解析:,对于区域A,有5种颜色可选;,对于区域B与A区域相邻,有4种颜色可选;,对于区域E,与A 8区域相邻,有3种颜色可选;,对于区域。,C,若。与
3、3颜色相同,C区域有3种颜色可选,若。与3颜色不相同,。区域有2种颜色可选,C区域有2种颜色可选,则区域D C有3+2x2=7种选择,贝不同的涂色方案有5x4x3x7=420种,其中,A C区域涂色不相同的情况有:,对于区域A,有5种颜色可选;,对于区域3与A区域相邻,有4种颜色可选;,对于区域E与A 8,C区域相邻,有2种颜色可选;,对于区域。,C,若。与5颜色相同,C区域有2种颜色可选,若。与5颜色不相同,。区域有2种颜色可选,C区域有1种颜色可选,则区域D C有2+2x1=4种选择,不同的涂色方案有5x4x3x4=240种,240 4.AC区域涂色不相同的概率为=砺=亍,故选D.【点睛】
4、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rn本事件 加,然后根据公式p=求得概率.n【例2】(2020全国模拟)冠状病毒是一个大型病毒家族,己知可引起感冒以及中东呼吸综合征(MERS)和严重急性呼吸综合征(&4HS)等较严重疾病.而今年出现在湖北武汉的新型冠状病毒(CbV)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
5、.某医院为筛查冠状病毒,需要检验血液是否为阳性,现有n(eN*)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 次.方式二:混合检验,将其中卜(上 且上2 2)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氏+1.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 (0 p 2)是不同的正实数,_ 1 n-l x 2 2 _ 2满足X =1且V e N*(
6、”22)都有e 3.口 =4_丹 成 立.(/)求证:数列 玉 等比数歹小,1(/)当P =1 一时,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)/优)=1一(J,1eN”,且&2 2).(2)(/)见 解 析(/)最大值为4.【解析】(1)解:由已知,P信)=1,得E信)=34 2的所有可能取值为1,k+,,P(刍=1)=(1 P),P =k +)=1 (1 一 p)”.($)=(1-4+(Z+1)1-(1-若 E楂J=E(刍),则=女+1 _女(1 _)”,(1一同人=:,,i_ p=O,=I.P关于k的函数关系式为/(%)
7、=1 _(_ 1丫,(&e N.,且火2 2).(2)(/).证明:当=2时,e4X2 2 2 xx2 x2-xI1.,土 =*,令 夕=0,则 4 w 1,玉%=1,.下面证明对任意的正整数n,%X =6C亍 当n=1,2时,显然成立;假设对任意的时,一由题意,_1 k得e 3-Zi=卜面证明 父+1时,%=3;(负值舍去).XE=1成立.由可知,%为等比数列,%=35)解:由 知,P=T-良=A E(4)E ),.左 左+1 _左(1 _),得:K.31 3无设 x)=ln x-x (x 0),/(x)=氏,.当 x N 3 时,-;ln 5 1.6 0 9 4,-1.6 6 6 7.ln
8、 5 1 C.D(X)A D.D(X)型2 8 4 81【答案】y【解析】X 的可能取值为2,3,P(X=2)=p2+(1-/?)2=2p2-2/7+1,P(X=3)=c;p(l-p)l=2p-2P 2,E(X)=2X(2p2-2p+l)+3(2/7-2p2)=-2/?2+2p+2,E(X2)=4 义(2/-2 p+l)+9X(2p-2p2)=-10p2+10p+4,D(X)=E (X2)-E2(X)=-10p2+10p+4-(-2P2+2p+2)?=-4p4+8p3-6p2+2p,因为E(X)以=工为对称轴,开口向下,2所以E(X)在(0,A)时,E(X)单调递增,3所以 E(X)W-2X(
9、)2+2 X+2-排除 A,B.3 3 9D(X)=-16p3+24p2-12/7+2,D(X)=-12(2p-1)20,所以O(X)在(0,1)上单调递减,又当 p=_l_ 时,D(X)=-?-0,3 27所以当pe(0,1)时,D(X)0,所以作(0,1)时。(X)单调递增,所以。(X)-4X (JL)4+8X号)3_6X(2+2X尹 卷.故 选:D6 O 6 o 1【例 4】(2020 开福区模拟)设一个正三棱柱ABC-OE凡 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1 0次,仍然在上底面
10、的概率为P i o,则 80 为()【答案】-7【解析】设蚂蚁爬次仍在上底面的概率为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2P .i;3B:如果是上一步在下底面,则第-1 步不再上底面的概率是1 -以-1,如果爬上来,其概率应是2(1 -3PM -1)*A,B 事件互斥,因此,P,;=l+A (1 -P n-j);3 3整理得,P l P n.i+l;即尸(P”T -JL);3 3 2 3 2构造等比数列仍”-上,公比为工,首项为8-1=2-2=工,2 3 2 3 2 6可得尸“=(1)+1.2 3 2因此第1 0次仍然在上底面的概率P 1
11、 O=工(工)1 0+1.故选:D.2 3 2【举一反三】I.(2020 越城区模拟)随机变量f 有四个不同的取值,且其分布列如下:则E(P 的最大值为()2s i nas i nP3 cos as i nP3 s i nacos Pcos acos pP工 5工-5-5tA.-1 B.-豆 C.豆 D.15 5【答案】C【解析】【分析】依题意,f=l-X =2,所以 E (孑)(2s i nas i np+3 cos as i np+3 s i nacos p)+cos acos p 5 5 5 5=3(cos as i np+s i nacos p)+二(s i nas i np+cos
12、acos p)=g s i n(a+p)+2cos (a-p),根据 a,0 的情况讨5 5 5?论即可得到E (0 的最大值.解:依题意,f=i -义_ 1=25 5所以 E (?)=(2s i nas i np+3 cos as i np+3 s i nacos p)+cos acos 05 5o n=(cos as i np+s i nacos p)+(s i nas i np+cos acos p)5 5=-s i n(a+p)+2cos (a-p),5 5所以当 a+B=_ +2k7 l,a-0=2E:,(kG z)时,即,na+2k 兀4c 7 TP=-T-+2kK4(kez)时,
13、E 取 得 最 大 值/,=1.故选:D.2.(2020 天心区模拟)已知函数f (x)llg x I,4x410-X2-2X,X40-10 a 0 1,则方程/(X)2-af-l b l若(x)+b=0 有五个不同根的概率为(A-3B-i【答案】C【解析】【分析】画出函数/(x)的图象,结合图象求得由方程 (x)2-of (x)+6=0 有五个不同的实数根时/(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“、b 的不等式组表示的平面区域,计算平面区域面积比即可.)D-u解:画出函数/(x)llg x|,x10=.1 0 的图象,-X2-2X,X40如 图 1 所示;令/(x)
14、=t,由方程/(x)2-af(x)+匕=0 有五个不同的实数根,即方程P-S+=0有两个不同的实数根f l、t2,由/(x)的图象知,“0,且 0 f 2 l;设 g(r)=t2-at+h,fg(O)=b0又不等式组(7 0 a l表示的平面区域为边长为2的正方形,其面积为%|-l b l),若。是从0,1,2三个数中任取一个,匕是从1,2,3,4,5五个数中任取一X 1个,那 么 恒 成 立 的 概 率 是()【答案】A【解析】设事件Q为“为 从所给数中任取一个“,则(C)=3X4=1 2,所求事件为事件A,要计算A所包含的基本事件个数,则需要确定“乃 的关系,从恒成立的不等式入手,/(“)
15、”恒成立,只 需 F 、,而 V 1 ,当Q W 0 时,/(m i n f(x=OX+-=Q(%-1)+-+4 +1x-1 x-1)d-7 X-1+。+1 2 2 (%1)-+。+1 =2 5/+。+1所以当 rr 时,“、/2a(x-l)=-=x=l+J-/(九)m i n=2 J a+a +l =(J a +l)所以(胃+1)b,得到关系后即可选出符合条件的(.力):a/)Z 3,(2,i),(2,2),(2,3),(2,4),(2,5)共 8 个,当 a =0 时,/(x)=l +1,X -1所以(0,1)符合条件,综上可得“(A)=9,所以P(A)=?曷353.(2 0 2 0 湖北
16、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()1-B.6U601-D.4【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8-C 否当“数”在第二位时,礼和乐相邻有3 种情况,礼和乐顺序有2种,其它剩下的有用种,由间接法得到满足条件的情况有8-c;
17、用 4;共有:8-+种情况,不考虑限制因素,总数有人种,故满足条件的事件的概率为:6-一A:+方 6 一 C:4 A;1 3,故答案为:C.4.(2 0 2 0富阳区模拟)已知数列 如 满足“1=0,且对任意CN*,即+|等概率地取%+1或1,设即的值为随机变量“,则()A.P(2=2)=工 B.E/)=12C.P(孑5=0)P 储5=2)D.P(5=0)2 2 4E(卜)=2XA+0XA+(-2)x A=0,由此排除 A 和 8;4 2 4口 =44 的可能取值为 3+1=3,1=1,0 3+1=7,3 -1-3,P(E4=3)=AP(3=2)=A,2 8P(2 3=2)+(&3=0)3p(
18、1=1)=-=亘,2 Q/、P(&3=0)+P(&3=-2)QP(E4=-1)=-二亘,2 8P(&=-3)=尸(合=-2)=.2 85=45的可能取值为4,2,0,-2,-4.P B O)=P(=1)+P(7)=旦,2 8P 32)=P(X,2 4所以P (a=0)P(3=2),排除C.因为 P 0 5=0)=3,P 聂3=0)=-所以2代5=0)4时,甲获胜,否则乙获胜,若甲胜的概率为,则外的取值范围是.【答案】(-8,6 口1 2,+8)【解析】由题意可知,进行两次操作后,可得如下情况:当 q=2(2 q 6)6 =4 q 1 8411,1当%=/(2 q 6)+6 =q+3,其出现的概
19、率为(/,当/=2(3+6)6 =4+6,其出现的概率为(;)2=;,当叫.铮6卜64+9其 出 现 的 概 率 为 夕4,3 3 甲获胜的概率为一,即e 4的概率为一,4 4则满足4a,-1 8 4,a,整理得q 6或q 2 1 2.+9a.1 41 4 .某动漫公司推出漫画角色盲盒周边售卖,每个盲盒中等可能的放入该公司的3款经典动漫角色玩偶中的一个.小明购买了4个盲盒,则他能集齐3个 不 同 动 漫 角 色 的 概 率 是.【来源】安徽省马鞍山市2 0 2 1届高三下学期第三次教学质量监测理科数学试题4【答案】-9【解析】4个盲盒中,每个盲盒中放入的动漫角色有3种选择,共有3,=8 1种不
20、同的情况,当集齐3个不同动漫角色时,其中有一种动漫角色有2个,另外两种动漫角色各1个,共有C:C:C;=3 6利 因 此,所求3 6 4概率为尸=二 =X.1 5 .某公司根据上年度业绩筛选出业绩出色的A,B,C,。四人,欲从此4人中选择1人晋升该公司某部门经理一职,现进入最后一个环节:A,B,C,。四人每人有1票,必须投给除自己以外的一个人,并且每个人投给其他任何一人的概率相同,则最终仅A一 人 获 得 最 高 得 票 的 概 率 为.【来源】江苏省南通市如皋市2 02 1届高三下学期4月第二次适应性考试数学试题【答案】32 7【解析】由题意可知,每个人投给其他任何一人的概率相同,则最终仅A
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