高考数学解答题专项练习统计与概率.docx
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1、 统计与概率 一、梳理必备知识 (2)解独立性检验问题的关注点两个明确:(i)明确两类主体;(ii)明确研究的两个问题;两个准确:(i)准确画出列联表;(ii)准确理解 二、解答题综合训练1.某市某书店为了了解销售单价(单位:元)在8,20内的图书的销售情况,从2022年已经销售的图书中用比例分配的分层随机抽样的方法抽取100本,将获得的所有样本数据按照8,10),10,12),12,14),14,16),16,18),18,20分成6组,制成如图J5-1所示的频率分布直方图,已知样本中销售单价在14,16)内的图书本数是销售单价在18,20内的图书本数的2倍.(1)求x,y的值;(2)根据频
2、率分布直方图估计这100本图书销售单价的平均数、中位数(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表);(3)根据频率分布直方图从销售单价低于12元的图书中任取2本,求这2本图书中,至少有1本的销售单价低于10元的概率. 图J5-11.解:(1)样本中图书的销售单价在14,16)内的图书本数是x2100=200x,样本中图书的销售单价在18,20内的图书本数是y2100=200y.由题意得200x=2200y,即x=2y.2分根据频率分布直方图可知(0.025+0.05+y+0.12+x)2=1.由解得x=0.15,y=0.075.4分(2)根据频率分布直方图估计这100本图书销售单价的平均数为90
3、.0252+110.052+130.12+150.152+170.12+190.0752=14.9,6分因为(0.025+0.05+0.1+0.15)2=0.650.5,所以中位数在14,16)内.设中位数为x,则(0.025+0.05+0.1)2+0.15(x-14)=0.5,解得x=15,故中位数为15.8分(3)销售单价低于12元的图书共有(0.025+0.05)2100=15(本),10分其中销售单价低于10元的图书有0.0252100=5(本),从销售单价低于12元的图书中任取2本,这2本图书的销售单价都不低于10元的取法有C102种,因此,所求事件的概率为1-C102C152=47
4、.12分2.某校高三1000名学生的一模考试数学成绩频率分布直方图如图所示,其中成绩分组区间是,.(1)求图中的值;(2)根据频率分布直方图,估计这1000名学生的一模考试数学成绩的平均分(同一组中的数据用该组区间的中点值代表);(3)从一模数学成绩位于,的学生中采用分层抽样抽取8人,再从这8人中随机抽取2人,该2人中一模数学成绩在区间的人数记为,求的分布列及数学期望. 【详解】(1)由频率分布直方图可知,所以.(2)该1000名学生的数学成绩的平均分约为.(3)由(1)知,所以一模数学成绩在区间与的人数之比为,所以抽取的8人中有6人的数学成绩在区间内,所以的所有可能取值为0,1,2,所以的分
5、布列为012.3.黄帝内经中十二时辰养生法认为:子时的睡眠对一天至关重要(子时是指23点到次日凌晨1点).相关数据表明,入睡时间越晚,深度睡眠时间越少,睡眠指数也就越低,根据某次的抽样数据,对早睡群体和晚睡群体睡眠指数的统计如下表:组别睡眠指数早睡人群占比晚睡人群占比10,51)0.1%9.2%251,66)11.1%47.4%366,76)34.6%31.6%476,90)48.6%11.8%590,1005.6%0.0%注:早睡人群为23:00前入睡的人群,晚睡人群为凌晨1:00后入睡的人群.(1)根据表中数据,估计早睡人群睡眠指数的25%分位数与晚睡人群睡眠指数的25%分位数分别在第几组
6、?(2)据统计,睡眠指数在区间76,90)内的人群中,早睡人群约占80%,从睡眠指数在区间76,90)内的人群中随机抽取3人,以X表示这3人中属于早睡人群的人数,求X的分布列与均值E(X).解:(1)因为0.1%+11.1%=11.2%25%,所以早睡人群睡眠指数的25%分位数在第3组.3分因为9.2%25%,所以晚睡人群睡眠指数的25%分位数在第2组.5分(2)由题得睡眠指数在76,90)内的人群中抽到早睡人群的概率约为45,抽到晚睡人群的概率约为15.6分X的可能取值为0,1,2,3,7分则P(X=0)=C30450153=1125,P(X=1)=C31451152=12125,P(X=2
7、)=C32452151=48125,P(X=3)=C33453150=64125,10分所以随机变量X的分布列为X0123P1125121254812564125所以E(X)=01125+112125+248125+364125=125.4.某职称晋级评定机构对参加某次专业技术考试的100人的成绩进行了统计,并绘制了如图所示的频率分布直方图,规定成绩为80分及以上者晋级成功,否则晋级失败 (1)求图中的值;(2)根据已知条件完成下面列联表,并判断能否有的把握认为能否晋级成功与性别有关;晋级情况性别晋级成功晋级失败总计男16女50总计(3)将频率视为概率,从本次考试的所有人员中,随机抽取4人进行
8、约谈,记这4人中晋级失败的人数为,求的分布列与数学期望参考公式:,其中0.100.050.0250.0100.0012.7063.8415.0246.63510.828 【详解】(1)由频率分布直方图中各小长方形的面积总和为1,可知,解得(2)由频率分布直方图,知晋级成功的频率为,所以晋级成功的人数为,填表如下:晋级情况性别晋级成功晋级失败总计男163450女94150总计2575100所以,所以有的把握认为能否晋级成功与性别有关(3)由(2)知晋级失败的频率为,将频率视为概率,则从本次考试的所有人员中,随机抽取1人进行约谈,此人晋级失败的概率为,易知,则,所以的分布列为01234则5.食品安
9、全问题越来越受到人们的重视某超市在购进某种水果之前,要求食品安检部门对每箱水果进行三轮各项指标的综合检测,只有三轮检测都合格,这种水果才能在该超市销售已知每箱这种水果第一轮检测不合格的概率为,第二轮检测不合格的概率为,第三轮检测不合格的概率为,每轮检测只有合格与不合格两种情况,且各轮检测互不影响(1)求每箱这种水果能在该超市销售的概率;(2)若这种水果能在该超市销售,则每箱可获利300元,若不能在该超市销售,则每箱亏损100元,现有4箱这种水果,求这4箱水果总收益的分布列和数学期望【详解】(1)设每箱这种水果能在该超市销售为事件,则,即每箱这种水果能在该超市销售的概率为.(2)的所有可能取值为
10、1200,800,400,0,因为,所以的分布列为12008004000所以6.飞行棋是一种竞技游戏,玩家用棋子在图纸上按线路行棋,通过掷骰子决定行棋步数为增加游戏乐趣,往往在线路格子中设置一些“前进”“后退”等奖惩环节,当骰子点数大于或等于到达终点的格数时,玩家顺利通关已知甲、乙两名玩家的棋子已经接近终点,其位置如图所示:(1)求甲还需抛掷2次骰子才顺利通关的概率;(2)若甲、乙两名玩家每人最多再投掷3次,且第3次无论是否通关,该玩家游戏结束设甲、乙两玩家再投掷骰子的次数为,分别求出的分布列和数学期望 【详解】(1)甲第1次抛掷未到达终点,其点数应小于4若第1次掷出的点数为1,根据游戏规则,
11、棋子前进1步后可再前进1步,到达距离终点差2步的格子,第2次掷出的点数大于1,即可顺利通关,其概率为若第1次掷出的点数为2,棋子到达距离终点差2步的格子,第2次掷出的点数大于1,即可顺利通关,其概率为若第1次掷出的点数为3,根据游戏规则,棋子到达距离终点差1步的格子后需后退3步,又回到了原位,第2次掷出的点数大于3,可顺利通关,其概率为故甲抛掷2次骰子顺利通关的概率为(2)依题意得,123123,7.近年来,乒乓球运动已成为国内民众喜爱的运动之一,今有甲、乙两选手争夺乒乓球比赛冠军,比赛采用三局两胜制,即某选手率先获得两局胜利时比赛结束,根据以往经验,甲、乙在一局比赛中获胜的概率分别为23,1
12、3,且每局比赛相互独立.(1)求甲获得乒乓球比赛冠军的概率.(2)比赛开始前,工作人员买来两盒新球,分别为“装有2个白球与1个黄球”的白盒与“装有1个白球与2个黄球”的黄盒,每局比赛前裁判员从盒中随机取出一个球用于比赛,且局中不换球,该局比赛后,直接丢弃,裁判按照如下规则取球:每局取球的盒子颜色与上一局比赛用球的颜色一致,且第一局从白盒中取球.记甲、乙决出冠军后,两盒内白球剩余的总数为X,求随机变量X的分布列与数学期望.7.解:记事件Ai=“甲在第i(i=1,2,3)局比赛中获胜”,事件Ai=“甲在第i(i=1,2,3)局比赛中未获胜”,则P(Ai)=23,P(Ai)=1-P(Ai)=13(i
13、=1,2,3).1分记事件A=“甲获得冠军”,则P(A)=P(A1A2)+P(A1A2A3)+P(A1A2A3)=232+13232+13232=2027.5分(2)设甲、乙决出冠军共进行了Y局比赛,易知Y=2或Y=3,则P(Y=2)=P(A1A2)+P(A1A2)=232+132=59,故P(Y=3)=1-P(Y=2)=49.7分记Wi=“第i局从白盒中抽取白色的球”,Mi=“第i局从黄盒中抽取黄色的球”,则X的可能取值为1,2,3,8分P(X=1)=P(Y=2)P(W1W2)+P(Y=3)P(W1W2W3)+P(W1W2M3)+P(W1M2W3)=592312+4923121+231213
14、+13131=3581,P(X=2)=P(Y=2)P(W1W2)+P(W1M2)+P(Y=3)P(W1W2M3)+P(W1M2M3)=592312+1313+49231223+132312=3281,P(X=3)=P(Y=2)P(W1M2)+P(Y=3)P(W1M2M3)=591323+49132312=1481.10分综上可得,X的分布列如下:X123P358132811481故E(X)=13581+23281+31481=4727.12分8.某特种商品生产企业的甲、乙两个厂区共生产产品4a件,其中共有不合格产品a件,图J6-2为全部产品中甲、乙两厂区生产产品数的分布图(图),以及不合格产品
15、中甲、乙两厂区生产产品数的分布图(图).(1)求甲、乙厂区各自生产产品的不合格率.不合格率=不合格产品数总产品数(2)用不合格率估计抽到不合格产品的概率.(i)用比例分配的分层随机抽样方法在两厂区生产的产品中抽取容量为4的样本,记X为样本中不合格品的件数,求X的分布列.(ii)用简单随机抽样方法在两厂区生产的产品中抽取容量为4的样本,记Y为样本中不合格品的件数,比较E(X),E(Y)的大小,并说说你对这一大小关系实际含义的理解. 图J6-2 8.解:(1)由图知甲厂区生产了3a件产品,乙厂区生产了a件产品,由图知甲、乙两厂各生产不合格产品a2件.2分则甲厂区生产产品的不合格率P1=a23a=1
16、6,乙厂区生产产品的不合格率P2=a2a=12.4分(2)(i)由题可知,样本中3件产品来自甲厂区,1件产品来自乙厂区,X的可能取值为0,1,2,3,4,P(X=0)=56312=125432,P(X=1)=C311656212+56312=2554,6分P(X=2)=C321625612+C311656212=524,P(X=3)=16312+C321625612=127,P(X=4)=16312=1432.7分则X的分布列为X01234P125432255452412714328分(ii)全部产品的不合格率P=a4a=14,则YB4,14,E(Y)=414=1.9分由(i)知E(X)=01
17、25432+12554+2524+3127+41432=1,10分E(X)=E(Y),11分说明抽样方法不同,但都是等可能抽样且样本容量相同时,样本中不合格品件数的期望也相同.12分9.为实现乡村的全面振兴,某地区依托乡村特色优势资源,鼓励当地农民种植中药材,批发销售.根据前期分析多年数据发现,某品种中药材在该地区各年的平均每亩种植成本为5000元,此品种中药材在该地区各年的平均每亩产量与此品种中药材的国内市场批发价格(如图J6-2)均具有随机性,且互不影响,其具体情况如下表:各年的平均每亩产量400千克500千克频率0.250.75(注:各年的平均每亩纯收入=各年的平均每亩产量批发价格-各年
18、的平均每亩种植成本)(1)以频率估计概率,试估计该地区某农民今年种植此品种中药材获得最高纯收入的概率.(2)设该地区某农民今年种植此品种中药材的平均每亩纯收入为X元,以频率估计概率,求X的分布列和数学期望.(3)已知该地区某农民有一块土地共10亩,该块土地现种植其他农作物,年纯收入最高可达到45 000元,根据以上数据,该农民下一年是否应该选择在这块土地上种植此品种中药材?说明理由. 图J6-29.解:(1)要使此品种中药材获得最高纯收入,则每亩产量和批发价格均要最高,所以其概率为0.750.6=0.45.3分(2)由题意得,每亩产量为400千克,批发价格为20元/千克,则X=40020-50
19、00=3000;每亩产量为400千克,批发价格为25元/千克,则X=40025-5000=5000;每亩产量为500千克,批发价格为20元/千克,则X=50020-5000=5000;每亩产量为500千克,批发价格为25元/千克,则X=50025-5000=7500.5分所以X的可能取值为3000,5000,7500,且P(X=3000)=0.250.4=0.1,P(X=5000)=0.250.6+0.750.4=0.45,P(X=7500)=0.750.6=0.45,则X的分布列为X300050007500P0.10.450.458分所以E(X)=30000.1+50000.45+75000
20、.45=5925.10分(3)由(2)知,种植此品种中药材每亩年纯收入的期望为5925元,而种植其他农作物每亩年纯收入最高为4500元,所以应该选择种植此品种中药材.12分10.某工厂车间有6台相同型号的机器,各台机器相互独立工作,工作时发生故障的概率都是,且一台机器的故障由一个维修工处理已知此厂共有甲、乙、丙3名维修工,现有两种配备方案,方案一:由甲、乙、丙三人维护,每人负责2台机器;方案二:由甲乙两人共同维护6台机器,丙负责其他工作.(1)对于方案一,设X为甲维护的机器某一时刻发生故障的台数,求X的分布列与数学期望E(X);(2)在两种方案下,分别计算某一时刻机器发生故障时不能得到及时维修
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