超几何分布与二项分布(新高考地区专用)(解析版).pdf
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1、考点2 0超几何分布与二项分布口 知识理解一.分布列1.离散型随机变量的分布列(1)随着试验结果变化而变化的变量叫做随机变量.所有取值可以一-列出的随机变量叫做离散型随机变量.(2)一般地,若离散型随机变量X 可能取的不同值为XI,X2,Xi,Xn,X 取每一个值X i(i=l,2,,)的概率P(X=Xi)=pi,则称表XX2XiXnPP1P2PiPn为离散型随机变量X 的概率分布列,简称为X 的分布列,具有如下性质:P仑 0,;=1,2,.;p1+p2+p i+p”=l.离散型随机变量在某一范围内取值的概率等于它取这个范围内各个值的概率之和.二.两点分布如果随机变量X 的分布列为X01p1
2、pp其中0pl,则称离散型随机变量X服从两点分布.其中P=P(X=1)称为成功概率.三.超几何分布1.概念:一般地,设有N 件产品,其中有M(MSV)件次品.从中任取5SV)件产品,用 X 表示取出的 件产品中次品的件数,那么 P(X=伏=0,1,2,m).即X01mpC kcbc 肌*c为其中?=minM,n,且“SV,M0).在古典概型中,若用(A)表示事件A 中基本事件的个数,则 P(8|A)=1 苧一.I l(2)条件概率具有的性质OWP(B|A)W1;如果B和 C 是两个互斥事件,则P(BUC A)=P(BA)+P(C A).考向一离散型随机变量的分布列的性质 例 1(1)(2020
3、 全国高三专题练习)随机变量X 的分布列如表:若 E(X)=2,则(X)=()X124P 2ab(2)(2021 浙江高三)已知随机变量X 的分布列是X123pJ _ 2j_3a)贝 UE(2X+a)=(A.537B.-37C.一2D.23T【答案】A(2)C【解析】(i)由分布列的性质以及期望公式可得E(X)=g +2a+4Z?=2,1a+b=2 解得a=b=(X)=;(l-2)-+;(2-2)-+;(4-2)-=.故选:A.(2)由分布列的性质可得 +1+a=l,得。=,,所以,E(X)=l x l +2 x l+3 x i=-,2 3 6 2 3 6 3(1 1 5 1 7因此,E(2
4、X+a)=E 2 X+=2 E(X)+:=2x +=.故选:c.6)6 3 6 2【方法总结】1.随机变量是否服从超几何分布的判断若随机变量X 服从超儿何分布,则满足如下条件:(1)该试验是不放回地抽取 次;(2)随机变量X 表示抽取到的次品件数(或类似事件),反之亦然.2.离散型随机变量分布列的求解步骤明确随机变量的可能取值有哪些.且每一个取值所表示的意义明取值1要弄清楚随机变为的概率类型,利用相关公式求出变量所对应的概率求概率画 表 格-按规范要求形式写出分布列1做 检 验-利川分布列的性质检验分布列是否正确三.若 丫=*+其中”,方是常数,X 是随机变量,贝 U(l)E(A)=h。(%)
5、=0,其中 为常数;(2)E(aX+b)=aE(X)+b,D(aX+b)=a2D(X);(3)E(X+X2)=(XI)+(X2);(4)D(X)=E(X2)-(E(X)2;(5)若 X”X2相互独立,则 E(XX2)=E(XIE(X2);(6)若 XN,/),则 X 的均值与方差分别为:仇X)=,D(X)=r.【举一反三】1.(2020 全 国高三专题练习)随机变量才的分布列如下,P(14X V 4)的 值 为()X01234P0.10.20.3X0.1A.0.6 B.0.7 C.0.8 D.0.9【答案】C【解析】随机变量才的分布列知:x=l-0.1-0.2-0.3-0.1=0.3,P(1X
6、(X)=9 x =5,D(3X+1)=5.故选:B.93.(2020 全国高三专题练习)若随机变量X的分布列为X123p0.2a3 a则a的 值 为()A.0.1 B.0.2 C.0.3 D.0.4【答案】B【解析】由题意可得,0.2 +。+3。=1,解得。=0.2.故选:B.4.(2 0 2 0 浙江高三其他模拟)随机变量乃的分布列如下表,已知P(x M 2)=g,则当8 在(),;)内增大时()X123PabcA.E(X)递减,Z)(X)递减 B.(X)递增C.(X)递减,O(X)递增 D.E(X)递增【答案】B【解析】因为P(x 2)=g,所以a +6 =;,c=g,所以E(X)=a +
7、2 8+3 c=2+,所以当人在(),;)内增大,o(x)递减,o(x)递增:时,E(x)递增;所以 D(X)=a 0一(2+。)了+“2-(2 +。)了+扣-(2+。)了=”+|H 5 ,4所以当6在(),()内增大时,D(X)递减.故选:B.考向二超几何分布【例 2】(2 0 2 0 全国高三)“花开疫散,山河无恙,心怀感恩,学子归来,行而不缀,未来可期”,为感谢全国人民对武汉的支持,今年樱花节武汉大学在其属下的艺术学院和文学院分别招募8名和1 2名志愿者参与网络云直播.将这2 0名志愿者的身高编成如下茎叶图(单位:厘米).若身高在1 7 5 cm及其以上定义为“高个子”,否则定义为“非高
8、个子”,且只有文学院的“高个子”才能担任兼职主持人.艺术学院 文学院91 58 991 61 2 5 8 96 5 01 73 4 67 21 80 1I 1 9(1)根据志愿者的身高茎叶图指出文学院志愿者身高的中位数.(2)如果用分层抽样的方法从“高个子”和“非高个子”中抽取5人,则从这5人中选2人,那么至少有一人是“高个子”的概率是多少;(3)若从所有“高个子”中选3名志愿者,用J表示所选志愿者中能担任“兼职主持人”的人数,试写出J的分布列,并求&的数学期望.7 9【答案】(1)1 6 8.5 cm;(2)(3)分布列见解析,1 0o【解析】(1)根据志愿者的身高茎叶图知文学院志愿者身高为
9、:1 5 8,1 5 9,1 6 1,1 6 2,1 6 5,1 6 8,1 6 9,1 7 3,1 7 4,1 7 6,1 8 0,1 8 1,其升高的中位数为:1681 6 9=1 6 8.5 c m;2(2)由茎叶图可知,“高个子”有8人,“非高个子”有1 2人,Q1 2按照分层抽样抽取的5人 中“高个子”为5 x二=2人,“非高个子”为5 x二=3人,2 0 2 0C2 7则从这5人中选2人,至少有1人为高个子的概率尸=1-清=正;(3)由题可知:文学院的高个子只有3人,则J的可能取值为0、1、2、3,川 C;V 1 0 5 八 C C 3 0 1 5故 Pe=o)=Pe=I)=A=C
10、8 DO 2o C8 JO ZoPC=2)=管=P 4=3)=牛=卷C8 JO C8 JO即J的分布列为:所以 E(J)=0X2 +1X竺+2XU +3X=22 8 2 8 5 6 5 6 80123P52 81 52 81 55 615 6【举一反三】1.(2 0 2 1 全国高三专题练习)为了解学生寒假期间学习情况,学校对某班男、女学生学习时间进行调查,学习时间按整小时统计,调查结果绘制成折线图如下:人数54321分 女-c-F-一-1-1-1-1-1-123456 学习时间女 物 计 图男生统计图(1)已知该校有400名学生,试估计全校学生中,每天学习不足4小时的人数;(2)若从学习时间
11、不少于4小时的学生中选取4人,设选取的男生人数为才,求随机变量才的分布列及均值以力;(3)试比较男生学习时间的方差S;与女生学习时间的方差学 的大小.(只需写出结论)【答案】(1)240人;(2)分布列见解析,2;(3)S;s;.【解析】(1)由折线图可得共抽取了 20人,其中男生中学习时间不足4小时的有8人,女生中学习时间不足4小时的有4人.故可估计全校学生中每天学习时间不足4小时的人数为400X 1|240.(2)学习时间不少于4小时的学生共8人,其中男生人数为4,故X的所有可能取值为0,1,2,3,4.由题意可得cc3(六1)=P(X7 0-3 5,、del_16 _ J_7 0-3 5
12、C4 1PCM)=一C:70所以随机变量1的分布列为01234P1708351835835170 8 8 8 二均值 (%-ox +1X+2X 一+3X +4X-N70 35 35 35 70(3)由折线图可得s;s;.2.(2020 全国高三专题练习)为了解少年儿童的肥胖是否与常喝碳酸饮料有关,现对30名五年级学生进行了问卷调查得到如下列联表(平均每天喝500mL以上为常喝,体重超过50机 为肥胖):常喝不常喝总计肥胖2不肥胖18总计304己知在全部30人中随机抽取1人,抽到肥胖的学生的概率为百.(1)请将上面的列联表补充完整;(2)是否在犯错误概率不超过0.005的前提下认为肥胖与常喝碳酸
13、饮料有关?请说明你的理由;(3)若常喝碳酸饮料且肥胖的学生中有2名女生,现从常喝碳酸饮料且肥胖的学生中抽取2人参加电视节目,设正好抽到的女生为X名,求随机变量X的分布列与期望.参考数据:P(K2 k)0.1 5 00.1 0 00.0 5 00.0 2 50.0 1 00.0 0 50.0 0 1k2.0 722.70 63.84 15.0 2 46.6 3 57.8791 0.82 8(参考公式:K2,其中 =a+/?+c +d)n(ad-bc)2(+b)(a+c)(c +d)(b+d)【答案】(1)答案见解析;(2)在犯错误概率不超过0.0 0 5的前提下认为肥胖与常喝碳酸饮料有关;理由见
14、解析;(3)答案见解析.填表如下:x+2 4【解析】(1)设常喝碳酸饮料肥胖的学生有x人,则*=,解得x =6,常喝不常喝总计肥胖628不肥胖41 82 2总计1 02 03 0由已知数据可求得:K2=2 x 4)2 工8 5237,879,1 0 x 2 0 x 8x 2 2因此在犯错误概率不超过0.0 0 5的前提下认为肥胖与常喝碳酸饮料有关;(3)依题意,常喝碳酸饮料的肥胖者男生有4名,女生有2名,随机变量X的取值分别为0、1、2,.P(x=o)=i=1)二 等】p(X=2)=c:1 5则随机变量X的分布列为:X012P281 511 52 Q i 2因此随机变量X的期望E(X)=0 x
15、+l x R +2 -,n =a +h +c +d(a+b)(a+c)(c+d)(b+d)P(K2ka)0.1 0 00.0 500.0 1 02.7 0 63.8 4 16.6 3 5【答案】(1)填表见解析;没有充足的理由认为“通过电视收看世界杯”与性别有关;(2)分布列见解析;均值为4 0 +x 8【解析】(1)设“通过电视收看世界杯”的女生为工人,则一二 不,解得工二6,男生收看1 0不收看6合计16女生合计61681 41 43 0由已知数据得:K2_ 30X(10X8-6X6)21 6 x1 4 x1 6 x1 4 1.1 58=Lc 2P(X=2)=乎C2,3,a 8X的分布列为
16、:X012P87381 1 3 5X 的均值为:E(X)=0 xl +l xl +2 x-=-.8 2 8 4考向三条件概率4【例3】(2 0 2 0 四川省新津中学高三开学考试)长春气象台统计,7月1 5日净月区下雨的概率为 不,刮风的概率为亮,既刮风又下雨的概率为,设事件A为下雨,事件3为刮风,那么P(A|8)=()13 2 3A.-B.-C.-D.2 4 5 8【答案】B4 2 1【解析】由题意,可知P(A)=.,P(B)=.,P(A B)=,1利用条件概率的计算公式,可得(4|8)=二建=野=3,故选B.P(B)41 5【方法总结】条件概率的3 种求法定义法先求 P(A)和 P(A 8
17、),再由尸(8|A)-KU求 P(8|A)(A)基本事件法借助古典概型概率公式,先求事件A包含的基本事件数(A),再求事件A8所包含的基本事件数”(A B),得 P(8|A)=嚅缩样法缩小样本空间的方法,就是去掉第一次抽到的情况,只研究剩下的情况,用古典概型求解,它能化繁为简【举一反三】1.(2 0 2 0 江苏省漂阳中学高三开学考试)甲、乙、丙、丁四名同学分别从篮球、足球、排球、羽毛球四种球类项目中选择一项进行活动,记事件4为“四名同学所选项目各不相同”,事件6为“只有甲同学选羽毛球”,则 P(A|B)=()8 2 3 3A.-B.-C.-D.一9 9 8 4【答案】B【解析】事件A3:甲选
18、羽毛球旦四名同学所选项目各不相同,所以其它3名同学排列在其它3个项目,且互不相同为大,事件8:甲选羽毛球,所以其它3名同学排列在其它3个项目,可以安排在相同项目为3 3,、娱%手,故 选:B不(2)(2 0 2 0 四川眉山市仁寿一中高三月考)现从4名男医生和3 名女医生中抽取两人加入 援鄂医疗队”,用 A表示事件“抽到的两名医生性别相同”,B表示事件“抽到的两名医生都是女医生”,则 P(B|A)=()14 2 3A.-B.-C.-D.一3 7 3 4【答案】A【解析】由已知得?(4)=号一=有9 =13 ,尸(46、)=曾C:=有3 =71则尸如)=瑞=1=;,故选:A3.(2 0 2 0
19、黑龙江大庆市大庆实验中学高三开学考试)2 0 2 0 年初,我国派出医疗小组奔赴相关国家,现有四个医疗小组甲、乙、丙、丁,和有4个需要援助的国家可供选择,每个医疗小组只去一个国家,设事件/=4 个医疗小组去的国家各不相同,事件3=”小组甲独自去一个国家”,则 P (加8)=()4959【答案】A44【解析】由题意P(A)=2,P(A B)=尸(A),.P(AB)=P(AB)_ 不P(B)-4 x3 3F2一.故选:A.94.(2 0 2 0 黑龙江牡丹江市牡丹江一中高三开学考试)一个不透明的袋子中,放有大小相同的5 个小球,其中3个黑球,2个白球,如果不放回的依次取出2个球.在第一次取出的是黑
20、球的条件下,第二次取出的是白球的概率是()13 3 2A.-B.C.-D.一2 1 0 5 5【答案】A2 1【解析】第一次取出黑球后,剩余4个球,其中2 个白球,所 以 第 二 次 取 出 的 是 白 球 的 概 率 是.故 选:4 2考 向 四 二 项 分 布【例 4】(2 0 2 0 全国高三专题练习)某高三毕业班甲、乙两名同学在连续的8次数学周练中,统计解答题失分的茎叶图如图:(1)比较这两名同学8次周练解答题失分的平均数和方差的大小,并判断哪位同学做解答题相对稳定些;(2)以上述数据统计甲、乙两名同学失分超过1 5 分的频率作为概率,假设甲、乙两名同学在同一次周练中失分多少互不影响,
21、预测在接下来的2 次周练中,甲、乙两名同学失分均超过1 5 分的次数X 的分布列和均值.【答案】(1)甲、乙两名同学解答题失分的平均数相等;甲同学解答题失分的方差比乙同学解答题失分的方差大,乙同学做解答题相对稳定些;(2)分布列见解析,O【解析】(1)xm=(7+9+1 1 +1 3+1 3 +1 6+23+28)=1 5,x 乙二一(7+8+1 0+1 5+1 7 +1 9+21+23)8 8=1 5,5 2甲=(-8)2+(6)2+(4)2+(2尸+(-2)2+12+82+1 32 =4 4.7 5,8乙8 一甲、乙两名同学解答题失分的平均数相等;甲同学解答题失分的方差比乙同学解答题失分的
22、方差大.所以乙同学做解答题相对稳定些.3 1(2)根据统计结果,在一次周练中,甲和乙失分超过1 5 分的概率分别为月=9,8=三,8 23两人失分均超过1 5 分的概率为明=,16才的所有可能取值为0,1,2.依题意,X 0 B 2,-,p(x=z)=c;,左=0,1,2则才的分布列为X012P169256391289256片的均值O)=2x三3=3.16 8【方法总结】二项分布问题的解题策略判断一个随机变量是否服从二项分布,关键有二:其一是独立性,即一次试验中,事件发生与不发生二者必居其一;其二是重复性,即试验是独立重复地进行了 次.【举一反三】1.(20 20 全国高三专题练习)为研究家用
23、轿车在高速公路上的车速情况,交通部门随机选取1 0 0 名家用轿车驾驶员进行调查,得到其在高速公路上行驶时的平均车速情况为:在 5 5 名男性驾驶员中,平均车速超过 1 0 0 k m/h 的有4 0 人,不超过1 0 0 k m/h 的有1 5 人;在 4 5 名女性驾驶员中,平均车速超过1 0 0 k m/h 的有 20 人,不超过1 0 0 k m/h 的有25 人.(1)在被调查的驾驶员中,从平均车速不超过1 0 0 k m/h 的人中随机抽取2 人,求这2 人恰好有1 名男性驾驶员和1 名女性驾驶员的概率;(2)以上述样本数据估计总体,从高速公路上行驶的家用轿车中随机抽取3 辆,记这
24、3 辆车平均车速超过1 0 0 k m/h 且为男性驾驶员的车辆为反求 才的分布列.25【答案】(1);(2)分布列答案见解析.52【解析】(1)平均车速不超过1 0 0 k m/h 的驾驶员有4 0 人,从中随机抽取2 人的方法总数为,记“这 2人恰好有1 名男性驾驶员和1 名女性驾驶员”为事件4 则事件所包含的基本事件数为C:5-C;5,所以所求的概率尸(A)=等(2)根据样本估计总体的思想,从总体中任取1 辆车,平均车速超过100km/h且为男性驾驶员的概率为P(X=I)=C40 2 八,故 X口100 5所以P(X=O)=/54125P(X=2)=C;所以X 的分布列为X0123P27
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