备战2024高考数学艺体生一轮复习讲义专题32四大分布-两点分布、超几何分布、二项分布、正态分布(解析版).docx
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1、专题32 四大分布:两点分布、超几何分布、二项分布、正态分布 【考点预测】一、离散型随机变量分布列、期望、方差及其性质(1)离散型随机变量的分布列.表13-1 ; .(2)表示的期望:,反应随机变量的平均水平,若随机变量满足,则.(3)表示的方差:,反映随机变量取值的波动性。越小表明随机变量越稳定,反之越不稳定。若随机变量满足,则。二、几种特殊的分布列、期望、方差(1)两点分布(又称0,1分布)011-= ,= .(2)二项分布:若在一次实验中事件发生的概率为,则在次独立重复实验中恰好发生次概率 ,称服从参数为的二项分布,记作 ,=,=.(3)超几何分布:总数为的两类物品,其中一类为件,从中取
2、件恰含中的件, ,其中为与的较小者,称 服从参数为的超几何分布,记作 ,此时有公式。三、正态分布(1)若是正态随机变量,其概率密度曲线的函数表达式为 , (其中是参数,且,)。其图像如图所示,有以下性质:曲线在轴上方,并且关于直线对称;曲线在处处于最高点,并且此处向左右两边延伸时,逐渐降低,呈现“中间高,两边低”的形状;曲线的形状由确定,越大,曲线越“矮胖”,越小,曲线越“高瘦”;图像与轴之间的面积为1.(2)= ,= ,记作 .当时, 服从标准正态分布,记作 .(3) ,则在, ,上取值的概率分别为68.3%,95.4%,99.7%,这叫做正态分布的原则。【典例例题】例1(2023全国高三专
3、题练习)设某项试验的成功率是失败率的3倍,用随机变量X去描述1次试验的成功次数,则()A0BCD【答案】D【解析】由已知得的所有可能取值为0,1,且,代入,得,所以,故选:D例2(2023江苏南通统考一模)已知随机变量服从正态分布,有下列四个命题:甲:;乙:;丙:;丁:如果只有一个假命题,则该命题为()A甲B乙C丙D丁【答案】D【解析】因为只有一个假命题,故乙丙只要有一个错,另一个一定错,不合题意,所以乙丙一定都正确,则,故甲正确,根据正态曲线的对称性可得,故丁错.故选:D.例3(2023江苏南京高三南京师范大学附属中学江宁分校校联考期末)在如图所示的正方形中随机投掷20000个点,则落入阴影
4、部分(曲线C为正态分布N(0,1)的密度曲线)的点的个数的估计值为()附:若XN(,2),P(X)0.6826,P(2X2)0.9544A4772B6826C3413D9544【答案】B【解析】解:由题知曲线C为正态分布N(0,1),所以,所以,所以阴影部分的概率,设落入阴影部分的点的个数为,根据频率估计概率,有,解得:.故选:B例4(2023浙江湖州高三安吉县高级中学校考期末)某运动品牌旗舰店在双十一线下促销期间,统计了5个城市的专卖店销售数据如下:款式/专卖店甲乙丙丁戊男装606013080110女装120901306050(1)若分别从甲乙两家店的销售数据记录中各抽一条进行追踪调查,求抽
5、中的两条记录中至少有一次购买的是男装的概率;(2)现从这5家店中任选3家进行抽奖活动,用表示其中男装销量超过女装销量的专卖店个数,求随机变量的分布列和数学期望.【解析】(1)从甲乙两家店的销售数据记录中各抽一条,抽中购买的是男装的概率分别为,故抽中的两条记录中至少有一次购买的是男装的概率.(2)这5家店中男装销量超过女装销量的专卖店有丁、戊,共两家,则的可能取值有:0,1,2,可得:,故的分布列为:012.例5(2023全国高三专题练习)某学校在寒假期间安排了“垃圾分类知识普及实践活动”.为了解学生的学习成果,该校从全校学生中随机抽取了100名学生作为样本进行测试,记录他们的成绩,测试卷满分1
6、00分,并将得分分成以下6组:、,统计结果如图所示:(1)试估计这100名学生得分的平均数;(2)从样本中得分不低于70分的学生中,用分层抽样的方法选取11人进行座谈,若从座谈名单中随机抽取3人,记其得分在的人数为,试求的分布列和数学期望;(3)以样本估计总体,根据频率分布直方图,可以认为参加知识竞赛的学生的得分X近似地服从正态分布,其中近似为样本平均数,近似为样本方差,经计算.所有参加知识竞赛的2000名学生中,试问得分高于77分的人数最有可能是多少?参考数据:,.【解析】(1)由频率分布直方图可得这100名学生得分的平均数.(2)参加座谈的11人中,得分在的有人,所以的可能取值为,所以,.
7、所以的分布列为012.(3)由(1)知,所以.得分高于77分的人数最有可能是.例6(2023全国高三专题练习)中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,作为国家战略性空间基础设施,我国北斗卫星导航系统不仅对国防安全意义重大,而且在民用领域的精准化应用也越来越广泛.2020年6月23日,中国第55颗北斗导航卫星成功发射标志着拥有全部知识产权的北斗卫星导航系统全面建成据统计,2019年卫星导航与位置服务产业总产值达到亿元,较2018年约增长从全球应用北斗卫星的城市中选取了个城市进行调研,上图是这个城市北斗卫星导航系统与位置服务产业的产值(单位:万元)的频率分布直方图(1)根据频率分布直
8、方图,求产值小于万元的调研城市个数;(2)在上述抽取的个城市中任取个,设为产值不超过万元的城市个数,求的分布列及期望和方差(3)把频率视为概率,从全球应用北斗卫星的城市中任取个城市,求恰有个城市的产值超过万元的概率【解析】(1)由频率分布直方图可知产值小于万元的频率为,所以产值小于万元的调研城市个数为(个);(2)由(1)得产值不超过万元的调研城市有个,超过万元的调研城市有(个),所以随机变量的取值可能为,所以,所以可得分布列期望;方差;(3)由频率分布直方图可知城市的产值超过万元的概率为,设任取个城市中城市的产值超过万元的城市个数为,可知随机变量满足,所以.例7(2023全国高三专题练习)在
9、创建“全国文明卫生城”过程中,某市“创城办”为了调查市民对创城工作的了解情况,进行了一次创城知识问卷调查(一位市民只能参加一次).通过随机抽样,得到参加问卷调查的1000人的得分(满分100分)统计结果如下表所示.组别频数2515020025022510050(1)由频数分布表可以大致认为,此次问卷调查的得分服从正态分布,近似为这1000人得分的平均值(同一组数据用该组数据区间的中点值表示),请用正态分布的知识求;(2)在(1)的条件下,“创城办”为此次参加问卷调查的市民制定如下奖励方案:()得分不低于的可以获赠2次随机话费,得分低于的可以获赠1次随机话费;()每次获赠送的随机话费和对应的概率
10、为:赠送的随机话费(单元:元)2040概率0.750.25现有市民甲要参加此次问卷调查,记 (单位:元)为该市民参加问卷调查获赠的话费,求的分布列与数学期望.参考数据与公式:,若,则;.【解析】(1).故,又,.综上,.(2)易知.获赠话费的可能取值为20,40,60,80.;.故的分布列为:20406080.【技能提升训练】一、单选题1(2023全国高三专题练习)设随机变量服从两点分布,若,则()A0.3B0.4C0.6D0.7【答案】D【解析】由题意得,因为,所以解得,所以,故选:D2(2023全国高三专题练习)为弘扬我国优秀的传统文化,市教育局对全市所有中小学生进行了“成语”听写测试,经
11、过大数据分析,发现本次听写测试成绩服从正态分布.试根据正态分布的相关知识估计测试成绩不小于95的学生所占的百分比为()参考数据:,A0.135%B1.35%C3.15%D3.35%【答案】A【解析】依题意,所以测试成绩不小于95的学生所占的百分比为.故选:A3(2023江苏扬州高三校联考期末)某地市在一次测试中,高三学生数学成绩服从正态分布,已知,若按成绩分层抽样的方式取100份试卷进行分析,则应从110分以上的试卷中抽取()A15份B20份C25份D30份【答案】B【解析】可知正态曲线的对称轴为,得,应从110分以上的试卷中抽取.故选:B.4(2023高三课时练习)若随机变量,其中,则下列等
12、式中成立的是()ABCD【答案】C【解析】由题意可得:,则,对A:,A错误;对B:,两者不相等,B错误;对C:,C正确;对D:,D错误.故选:C.5(2023全国高三专题练习)已知随机变量服从正态分布,且,则()A0.5B0.625C0.75D0.875【答案】C【解析】因为,并且又因为,所以,所以所以,所以故选:C6(2023上海高三专题练习)已知随机变量服从正态分布,且,则()ABCD【答案】B【解析】因为随机变量服从正态分布,则,所以,.故选:B.二、填空题7(2023全国高三专题练习)已知随机变量服从两点分布,且,设,那么_【答案】【解析】由题意得,当时,即,所以故答案为:8(2023
13、高三课时练习)袋中装有10个除颜色外完全一样的黑球和白球,已知从袋中任意摸出2个球,至少得到1个白球的概率是现从该袋中任意摸出3个球,记得到白球的个数为X,则E(X)=_【答案】【解析】设袋中有个黑球,则白球有,由题意可得:,解得或(舍去),故X的可能取值有,则有:,可得X的分布列为:X0123P故.故答案为:.9(2023高三课时练习)已知口袋中装有n(n1)个红球和2个黄球,从中任取2个球(取到每个球都是等可能的),用随机变量X表示取到黄球的个数,X的分布列如下表所示,则X的数学期望为_X012Pab【答案】1【解析】由题意可得:,解得或(舍去),则,即X的分布列如下表所示:X012P故X
14、的数学期望.故答案为:1.10(2023全国高三专题练习)袋中装有大小和质地相同的5个白球,3个黑球.现在依次不放回地摸5个球,则摸出至少3个白球的概率为_.(结果用最简分数表示)【答案】【解析】由题,不放回地摸5个球,摸出至少3个白球,即白球数量为3,4,5,则概率为,故答案为:11(2023全国高三专题练习)袋子中有6个大小相同的黑球,5个同样大小的白球,现从中任取4个球,取出一个黑球记0分,取出一个白球记1分,表示取出的4个球的得分之和,求的数学期望_(数字作答)【答案】【解析】由题意,的所有可能取值为0,1,2,3,4,所以的数学期望,故答案为:.三、解答题12(2023春湖南高三校联
15、考阶段练习)在数学探究实验课上,小明设计了如下实验:在一个盒子中装有蓝球、红球、黑球等多种不同颜色的小球,一共有偶数个小球,现在从盒子中一次摸一个球,不放回(1)若盒子中有6个球,从中任意摸两次,摸出的两个球中恰好有一个红球的概率为求红球的个数;从盒子中任意摸两次球,记摸出的红球个数为,求随机变量的分布列和数学期望(2)已知盒子中有一半是红球,若“从盒子中任意摸两次球,至少有一个红球”的概率不大于,求盒子中球的总个数的最小值【解析】(1)设红球的个数为,则摸出的两个球中恰好有一个红球的概率,解得,所以红球的个数为3;的所有可能取值为0,1,2,则,故随机变量的分布列为012所以;(2)设球的总
16、个数为,则红球的个数为,则从盒子中任意摸两次球,都不是红球的概率:,所以至少有一个红球的概率,解得,所以盒子中球的总个数的最小值为813(2023春河北石家庄高三校联考开学考试)北方某市组织中学生开展冰雪运动的培训活动,并在培训结束后对学生进行了考核,记考核成绩不小于80分的为优秀,为了了解本次培训活动的效果,在参加培训的学生中随机抽取了60名学生的考核成绩,如下表成绩50,60)60,70)70,80)80,90)90,100人数55152510(1)从参加接训的学生中随机选取1人,请根据表中数据,估计这名学生考核优秀的概率,(2)用分层抽样的方法,在考核成绩为70,90)的学生中任取8人,
17、再从这8人中随机选取4人,记取到考核成绩在80,90)的学生为X,求X的分布列和数学期望,【解析】(1)设该名学生考核成绩优秀为事件A,由已知50名同学的成绩中,优秀的有35名同学,所以,可以可估计这名学生考核优秀的概率为(2)由已知,用分层抽样方法,在考核成绩为70,90)的学生中任取8人,则考核成绩在70,80)的学生应抽取3人,考核成绩在80,90)的学生应抽取5人由题意可得X的所有可能取值为1,2,3,4,所以所以随机变量X的分布列为X1234P所以即所求数学期望为14(2023全国高三专题练习)甲、乙去某公司应聘面试.该公司的面试方案为:应聘者从6道备选题中一次性随机抽取3道题,按照
18、答对题目的个数为标准进行筛选.已知6道备选题中应聘者甲有4道题能正确完成,2道题不能完成;应聘者乙每题正确完成的概率都是,且每题正确完成与否互不影响.(1)分别求甲、乙两人正确完成面试题数的分布列;(2)请分析比较甲、乙两人谁的面试通过的可能性较大?【解析】(1)设为甲正确完成面试题的数量,为乙正确完成面试题的数量,由题意可得的可能取值为:,所以,所以的分布列为:123由题意可得,所以,所以的分布列为:0123(2),.,因为,所以甲发挥的稳定性更强,则甲通过面试的概率较大.15(2023全国高三专题练习)新高考按照“312”的模式设置,其中“3”为全国统考科目语文、数学、外语,所有考生必考;
19、“1”为首选科目,考生须在物理、历史两科中选择一科;“2”为再选科目,考生可在化学、生物、政治、地理四科中选择两科.某校为了解该校考生的选科情况,从首选科目为物理的考生中随机抽取10名(包含考生甲和考生乙)进行调查.假设考生选择每个科目的可能性相等,且他们的选择互不影响.(1)求考生甲和考生乙都选择了地理作为再选科目的概率;(2)已知抽取的这10名考生中,女生有4名,从这10名考生中随机抽取5名,记X为抽取到的女生人数,求X的分布列与数学期望.【解析】(1)考生可在化学、生物、政治、地理四科中选择两科, 共有 种,其中考生选择了地理作为再选科目, 共有 种,故考生甲和考生乙都选择了地理作为再选
20、科目的概率.(2)由题意可得, 所有可能取值为0,1,2,3,4 ,.故的分布列为:故.16(2023河北保定高三统考期末)根据全国普通高等学校体育课程教学指导纲要第六条:普通高等学校要对三年级及以上学生开设体育选修课某学院大三、大四年级的学生可以选择羽毛球、健美操、乒乓球、排球等体育选修课程,规定每位学生每学年只能从中选修一项课程,大三选过的大四不能重复选,每项课程一学年完成共计80学时现在在该学院进行乒乓球课程完成学时的调查,已知该学院本学年选修乒乓球课程大三与大四学生的人数之比为3:2,现用分层随机抽样的方法从这两个年级选修乒乓球课的数据中随机抽取100位同学的乒乓球课程完成学时,得到如
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