2021届新高考地区专用数学二轮必刷题37概率统计综合问题(解析版).pdf
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1、专题3 7概率统计综合问题1.某单位为患病员工集体筛查新型流感病毒,需要去某医院检验血液是否为阳性,现 有 k(依N*,k2)份血液样本,有以下两种检验方案,方案一:逐份检验,则需要检验k 次;方案二:混合检验,将 6 份血液样本分别取样混合在一起检验一次,若检验结果为阴性,则 k 份血液样本均为阴性,若检验结果为阳性,为了确定左份血液中的阳性血液样本,则对k 份血液样本再逐一检验.逐份检验和混合检验中的每一次检验费用都是4(0)元,且 k 份血液样本混合检验一次需要额外收9 a元的材料费和服务费.假设在接受检4验的血液样本中,每份样本是否为阳性是相互独立的,且据统计每份血液样本是阳性的概率为
2、p(O p l).(1)若 k(依N*,A N 2)份血液样本采用混合检验方案,需要检验的总次数为X,求 X 分布列及数学期望;(2)若&=5,0 p l-V 0 4 5,以检验总费用为决策依据,试说明该单位选择方案二的合理性:若p=l-七,采用方案二总费用的数学期望低于方案一,求上的最大值.参考数据:加 2=0.7,历 3=1.1,历 7=1.9,血 1 0=2.3,加 11=2.4【解析】解:(1)X 的可能值为 1 和火+1,P(X=l)=(I-p)P(X=H 1)=1-(1-p)*所以随机变量X 的分布列为:X 1 k+1P(1-p)k 1 -(1-p)及所以 E(X)=1X (1-p
3、)k+(H l)X1-(1-p)k=k+-k C l-py k.(2)设方案总费用为匕方案一总费用为Z,则丫=。乂 +*1,所以方案二总费用的数学期望为:E(K)=aE(X)+=afc+1-/c(l-p)fc+1a,C 9Q又 k=5,所以E(y)=a 6-5(1-p)5 +*=-5 a(l-p)5+孑 a,又方案一的总费用为Z=5 a,所以Z E(Y)=a-5(1-p)s-电,当0 p V l-V 时,(1-p)5 l-0 E(y),所以该单位选择方案二合理.由 知方案二总费用的数学期望E(y)=a(X)+|a =afc+l-f c(l-p)k+1 a,当p=1 一 七 时,E(Y)=ak+
4、l-fc(7)kfc+1 a=a(fc+1-/ce-7),又方案一的总费用为Z=以,a k令 E(Y)0,Y Q设f(%)=伍 y Z n x 6 2,+c o),1 1 7 y所以f -y =-7 -,工 2,4-0 0),令 f(x)0 得 2 W x V 7,f(x)V O 得 x 7,所以/(x)在区间 2,7)上单调递增,在 区 间(7,+8)上单调递减,O O/(x)w=/(7)=/n 7-1 -2 Un 3-l n 2)=0.1 0,f(8)=3 伍2 -2(仇3-仇 2)=5 2 2 3,二1.3 -8 y 0,f (9)=2l n 3 一9 尹 2(伍 3 -/2)=2l n
5、 2-9 =1.4-9 y 0,/(1 0)=I n l O 一1 0号一 2(仇 3 l n 2)=1.5 -0,1 1 1 1 ,1 2 1 2/(1 1)=/n i l 2(仇3 Z n 2)=1.6 y0 ,f (1 2)=/n l 2 7 2(/n 3 /2)=4/n 2 Z n 3 可二1 21.7 y-V 0,所以火的最大值为1 1.2.冠状病毒是一个大型病毒家族,已知可引起感冒以及中东呼吸综合征(M E R S)和严重急性呼吸综合征CS ARS)等较严重疾病.而今年出现在湖北武汉的新型冠状病毒Cn Co V)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
6、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(neN*)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k(依N*且 k 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A 份再逐份检验,此时这k 份血液的检验次数总共为什1.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
7、每份样本是阳性结果的概率为p (0 E (登),则有 Q/+1-*(1-p)k,整理得加l一累0,构造p(x)=lnx (x 0),则 p(x)-当(0,3)时,p(x)0,当 xW (3,+8)时,p(x)0,p(5)0,.,/的最大值为4.3.据相关部门统计,随着电商网购的快速普及,快递包装业近年来实现了超过50%的高速年均增长.针对这种大好形式,某化工厂引进了一条年产量为1000万个包装胶带的生产线.已知该包装胶带的质量以某项指标值志为衡量标准.为估算其经济效益,该化工厂先进行了试生产,并从中随机抽取了 1000个包装胶带,统计了每个包装胶带的质量指标值4,并分成以下5 组:50,60)
8、,60,70),90,100,其统计结果及产品等级划分如表所示:试利用该样本的频率分布估计总体的概率分布,并解决下列问题(注:每组数据取区间的中点值):质量指标值k50,60)60,70)70,80)80,90)90,1001产品等级A 级B级C级。级废品频数16030040010040(1)由频数分布表可认为,该包装胶带的质量指标值k近似地服从正态分布N(p,。2),其中卜1近似为样本平均数正。近似为样本的标准差s,并已求得SP10.03.记X表示某天从生产线上随机抽取的30个包装胶带中质量指标值上在区间(50.54,80.63之外的包装胶带个数,求P(X=1)及X的数学期望;(精确到0.0
9、01)(2)已知每个包装胶带的质量指标值上与利润y(单位:元)的关系如表所示:(花(1,4)假定该化工厂所生产的包装胶带都能销售出去,且这一年的总投资为5000万 元(含引进生产线、兴建厂房等等一切费用在内),问:该化工厂能否在一年之内通过生产包装胶带收回投资?试说明理由.质量指标值左50,60)60,70)70,80)80,90)90,100利润y5t3t21t-5e参考数据:若随机变量 Z N(p,。2),则 P(|j-o ZW p+。)=0.6827,P(p-2。ZW p+2。)=0.9545,尸(R-3。ZW“+3。)=0.9973,0.818629=0.0030,【解析】解:(1)由
10、题意知:/.样本平均数为元=55 X 0.16+65 X 0.3+75 X 0.4+85 X 0.1+95 X 0.04=70.6.中间值5565758595概率0.160.30.40.10.04(u-2。,n+o=(70.6-20.06,70.6+10.03=(50.54,80.63,1 1而P(2ak n+o)=2P(一 +r)+2PQi-2ak 4 +2。)=0.8186.从而质量指标值k在 区 间(50.54,80.63之外的概率为0.1814.因此P(X=1)=Co(0.8186)29 x 0.1814 3OXO.OO3OXO.1814=0.0163260.016.X 的数学期望为
11、E(X)=30X0.1814=5.442.(2)由题意可知,该包装胶带的质量指标值%与对应概率如下表所示:(l f 0,当 花(In 13,4)时,/0,所以当 13-2.6 时,y 取得最大值,-O.2e=+2.6X1”1 3-2.6+2.6X.2.6=4.16(元),由己知,该生产线的年产量为100()万个,故该生产线的年盈利的最大值为4.16X1000=4160(万元),而4160万元5000万元,故该化工厂不能在一年之内通过销售包装胶带收回投资.4.政府机构改革是深化管理体制改革的重要组成部分,按照精简、统一、效能的原则和决策权、执行权、监督权既相互制约又相互协调的要求,着力优化组织结
12、构、规范机构设置、完善运行机制.为调研某地社保中心的改革情况,现特地对某市医保报销流程的简化过程以及老百姓报销所花费的时间是否有所减少作了调查统计.假设报销时所需携带的资料已经搜集齐全的情况下,来统计将各种所需资料带齐到当地社保中心相关部门申请办理,经审核等各流程办理通过所花费的时间,为此,在该市社保中心的6 0 名报销人员中进行随机抽样,共抽取1 0 人进行调查反馈,所选报销人员情况如表所示:组 别|办理时间 位:而加)|人 数-0,1 0)1二 1 0,2 0)5三 2 0,3 0)3四 3 0,4 0 J 1(1)估计这6 0 名报销人员中办理时间大于等于1 0 分钟且小于3 0 分钟的
13、人数;(2)现从这1 0 人中随机抽取2人,求这2人全部不来自于第二组的概率;(3)现从这1 0 人中随机抽取3人进行问卷调查,设这3个人共来自X个组,求随机变量X的分布列及数学期望.【解析】解:(1)在所抽取的1 0 人进行调查的样本中,5+3 4办理时间大于等于1 0 分钟且小于3 0 分钟的频率是一7=10 5.估计这6 0 名报销人员中办理时间大于等于1 0 分钟且小于3 0 分钟的人数为:6 0 x|=4 8.(2)记“从 这 1 0 人中随机抽取2人,这 2人全部不来自于第二组”为事件,这 1 0 人中,来自第二组的有5人,不是来自第二组的有5人,,从 这 1 0 人中随机抽取2人
14、,基本事件总数n=C f0=4 5,这 2人全部不来自于第二组包含的基本事件个数m=Cl=1 0,.这2人全部不来自于第二组的概率P=曰=,=系(3)由题意,X的所有可能取值为1,2,3,Q QP(x=l)-C5+C3 _ 11p)-3 -i2(rc10p(Y f -ccl+clcl+clcl+clcl+ccl+ccl _ 71F(X2)-7 3-1 2 0-c10P(X 3)-Z3 120,L10的分布列为:X123p117138120120120(X)=1 x j2o+2 x 120+3 x 120=405.十九大提出:坚决打赢脱贫攻坚战,做到精准扶贫.某县积极引导农民种植一种名贵中药材,
15、从而大大提升了该县村民的经济收入.2019年年底,该机构从该县种植的这种名贵药材的农户中随机抽取了 100户,统计了他们2019年因种植,中药材所获纯利润(单位:万元)的 情 况(假定农户因种植中药材这一项一年最多获利11万元),统计结果如表所示:分组1,3)3,5)5,7)7,9)9,H频数1015452010(1)由表可以认为,该县农户种植中药材所获纯利润Z(单位:万元)近似地服从正态分布N,。2),其 中H近似为样本平均数元(每组数据取区间的中点值),。2近似为样本方差$2七2.J.若该县有1万户农户种植了该中药材,试估算所获纯利润Z在 区 间(1.9,8.2)的户数;(2)为答谢广大农
16、户的积极参与,该调查机构针对参与调查的农户举行了抽奖活动,抽奖规则如下:在一箱子中放置5个除颜色外完全相同的小球,其中红球1个,黑球4个.让农户从箱子中随机取出一个小球,若取到红球,则抽奖结束;若取到黑球,则将黑球放回箱中,让他继续取球,直到取到红球为止(取球次数不超过10次).若农户取到红球,则视为中奖,获得2000元的奖励,若一直未取到红球,则视为不中奖.现农户张明参加了抽奖活动,记他中奖时取球的次数为随机变量X,他取球的次数为随机变量K(i)证明:尸(X=)(N*,1WW1O)为等比数列;5)求y的数学期望.(精确到o.ooi)参考数据:0.894 0.1342,0/七0.1074.若随
17、机变量 ZN(p,o 2),则 P(四-。ZW p+。)=0.6827,P(H-2 a Z H+2O)=0.9545.【解析】解:(1)由题意知:所以样本平均数为元=2 x 0.1+4 x 0.15+6 x 0.45+8 x 0.2+10 x 0,1=6.1(万元),中间值246810概率0.10.150.450.20.1所以 Z N(6.1,2.12),所 以(厂 2。,)=(1.9,8.2),而P(2a-z+。)+/(4-2a 0),贝 UP(口-o XW|i+。)=0.6827,P(|i-2o X 0,z(x)单调递增;当(27,+)时,z(x)0,z(x)单调递减,故预计下一年投入x=
18、2 7千万元时,年利润最大;(3)因为 厂2。=0.5,口+。=0.53,:.P(0.50VXW0.53)=P(厂 2。X p+o )=P(厂2。0,53)=P(X u+。)=一。产,:.E(H =0+2 X 0.8186+4x 1-08 2 7=2.2718=2.27(元).7.某同学使用某品牌暖水瓶,其内胆规格如图所示.若水瓶内胆壁厚不计,且内胆如图分为四个部分,它们分别为一个半球、一个大圆柱、一个圆台和一个小圆柱体若其中圆台部分的体积为5211c帚,且水瓶灌满水后盖上瓶寒时水溢 出 等c广记盖上瓶塞后,水瓶的最大盛水量为匕(1)求 V:(2)该同学发现:该品牌暖水瓶盛不同体积的热水时,保
19、温效果不同.为了研究保温效果最好时暧水瓶的盛水体积,做以下实验:把盛有最大盛水量V的水的暖水瓶倒出不同体积的水,并记录水瓶内不同体积水在不同时刻的水温,发现水温y(单位:。C)与时刻f满足线性回归方程y=c r+d,通过计算得到如表:注:表中倒出体积x(单位:。/)是指从最大盛水量中倒出的那部分水的体积.其中:倒出体积XC 77?0306090120拟合结果y=c t+dy=C2,+dy=C3t+dy=C4t+dy=C5t+d倒出体积x c m150180210 450拟合结果y=c e t+dy=c jt+dy=c+d y=c (,t+dClC2C3c4C5-1.4-1.3-1.2-1 -1
20、.1-0.9-0.8令 w=|c|,|w,=C i|,芍=30(i-1),i=l,2,1 6.对于数据(x,g)(i=l,2,,7),可求得回归直线为L:w=0 x+a,对 于 数 据(即,加(i=8,9,,1 6),可求得回归直线为反:w=0.0009x+0.7.9(i)指出|c|的实际意义,并求出回归直线 的方程(参考数据:0.0032;)(i i)若 匕 与“的交点横坐标即为最佳倒出体积,请问保温瓶约盛多少体积水时(盛水体积保留整数,且n取3.14)保温效果最佳?附:对于一组数据(“1,VI),(U2,V2)0)=3+%+但7 _77(X,-x)(a)t-a j)=-81,Et=i 出一
21、元)=25200,,渭M=-嬴、-0032*a=c o-p x=A +0.0032 X 90=1.388.,.回归直线L 的方程为3=-0.0032%+1.388.(n)联 立 产=2:5 8 8,得E 6 7.8,1川=0.0009%+0.7.保温瓶最佳倒出体积约为167.8CF.保温瓶盛水体积约为 640TT-167.8-640X3.14-167.8=1841.8。/,.保温瓶盛水体积约为1 8 4 1.8 3 时保温效果最佳.8.随着社会的发展进步,人类对能源的需求加大,近年来,世界各国都重视新能源的开发与利用.我国也加大了对新能源的研发.比如,国内某汽车品牌研发了一款新能源汽车,并在出
22、厂前对1 0 0 0 辆汽车进行了单次最大续航里程(理论上是指新能源汽车所装载的燃料或电池所能提供给车行驶的最远里程)的测试.测试数据的频率分布直方图如图:(1)估计这1 0 0 0 辆汽车的单次最大续航里程的平均值元(同一组中的数据用该组区间的中点值代表).(2)根据大量的测试数据,发现本款汽车的单次最大续航里程X近似地服从正态分布N(H,。2),经计算 第(1)问中样本标准差s的近似值为5 0.用样本平均数元作为u的近似值,用样本标准差s 作为。的估计值,现任取一辆汽车,求它的单次最大续航里程恰在20 0 千米到3 5 0 千米之间的概率.(3)某汽车经销商为推广此款新能源汽车,现面向意向
23、客户推出“玩游戏,送大奖”活动,客户可通过转转 盘(转盘为圆形,沿直径一分为二,涂蓝绿二色)的结果,操控微型遥控车在方格图上行进,若遥控车1停 在“胜利大本营”,可获得购车优惠券.显然转到蓝、绿的概率都是3,方格图上标有第o格、第 1 格、第 2 格、第 20 20 格.遥控车开始在第0格,客户每转一次转盘,遥控车向前移动一次,若转到蓝色,遥控车向前移动一格(从 k 到 A+1),若转到绿色,遥控车向前移动两格(从到k+2),直到遥控车移到第20 1 9 格(失败大本营)或第20 20 格(成功大本营)时,游戏结束,设遥控车移到第格的概率为P”(=1,2,20 20),其中尸o=L试说明(=1
24、,2,20 1 9)是等比数列,并解释此方案能否成功吸引顾客购买该款新能源汽车.参考数据:若随机变量服从正态分布N (山。2),则:P (“-。V W n+。)弋0.6 827;(内 2。W u+2。)七0.9 5 4 5;P(口-3。W W(i+3。)0.9 9 7 3.单次奴人续航里片/T米【解析】解:(1)%=0.1 x 20 5 +0.2 x 25 5 +0.4 5 x 3 0 5 +0.2 x 3 5 5 +0.0 5 X 4 0 5 =3 0 0;(2)P(2O O W X W 3 5 O)=P(3 0 0 -2X 5 0 W X W 3 0 0+5 0)=P(p-2。W X u+
25、。)=0-6 8 2 7+0 9 54 5=0.81 86;(3)由题设:遥控车移到第(2W W 20 1 9)格有下列两种情况:先 移 到 第 2 格,又转到绿色,其概率为 2 人2;先 移 到 第 格,又转到蓝色,其概率为:尸”1,1 1 1.匕=*P n _ 2+*P n-l(2W W 20 1 9),得=_*(P n-_ P n-2)-又P l-P o =-热,P -*是以P l-P o =奶 首 项,一奶公比的等比数列.得力-Pn-1=(-5)n.累加得分-P0=二 L 即&=+W .(-”J 1一(一 力 匕 C _ 2 1、,1 n _ 1 n 1 _ 1,1 1,.尸2 0 1
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