2024高考数学专项概率之超几何分布、二项分布、正态分布(解析版).pdf
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1、概率之超几何分布、二项分布、正态分布概率之超几何分布、二项分布、正态分布目录一览目录一览一、典型例题讲解二、梳理必备知识三、基础知识过关四、解题技巧实战五、跟踪训练达标(1)超几何分布(2)二项分布(3)正态分布六、高考真题衔接一、典型例题讲解一、典型例题讲解【典例1】【典例1】一个袋子里10个大小相同的球,其中有黄球4个,白球6个(1)若每次随机取出一个球,规定:如果取出黄球,则放回袋子里,重新取球;如果取出白球,则停止取球,求在第3次取球之后停止的概率;(2)若从袋中随机摸出3个球作为样本,若有放回的摸球,求恰好摸到2个白球的概率;(3)若从袋中随机摸出3个球作为样本,若不放回的摸球,用X
2、表示样本中白球的个数,求X的分布列和均值【典例2】【典例2】在一次联考中某两校共有3000名学生参加,成绩的频率分布直方图如图所示:(1)求在本次考试中成绩处于 110,130内的学生人数.2024高考数学专项概率之超几何分布、二项分布、正态分布(解析版)(2)以两校这次考试成绩估计全省考生的成绩情况,现从全省考生中随机选取3人,记成绩在110分(包含110)以上的考生人数为X,求X的分布列和数学期望.【典例【典例3 3】在某校举行的数学竞赛中,全体参赛学生的竞赛成绩近似地服从正态分布N(70,100)已知成绩在90分以上(含90分)的学生有12人(1)试问此次参赛学生的总数约为多少人?(2)
3、若成绩在80分以上(含80分)为优,试问此次竞赛成绩为优的学生约为多少人?附正态分布3概率表:P(-X+)0.682 7,P(-2X+2)0.954 5,P(-3X+3)0.997 3【典例详解】【典例详解】【典例【典例1 1】【分析】(1)先根据题意,理解第三次取球之后停止的意义是指前两次都是取到黄球,且有放回取球,第三次取到白球,利用独立事件概率公式计算即可;(2)利用独立重复试验的概率公式计算;(3)利用超几何分布公式计算分步列,并根据定义计算期望值(均值).【详解】解:(1)每次随机取出一个球,设摸出一个黄球为事件A,摸出一个白球为事件B.P(A)=410=25,P(B)=610=35
4、,设在第3次取球之后停止为事件C,则P(C)=P(A)2P(B)=25235=12125;(2)设恰好摸到2个白球为事件D,则P(D)=C2335225=54125;(3)X=0,1,2,3(写出随机变量的可能取值,可以酌情给分)依题意X服从超几何分布P(X=k)=C3-k4Ck6C310,k=0,1,2,3.(不写出此形式不扣分)P(X=0)=C34C06C310=130,P(X=1)=C24C16C310=310,P(X=2)=C14C26C310=12,P(X=3)=C04C36C310=16.X0123P1303101216均值为E(X)=0130+1310+212+316=95.【典
5、例【典例2 2】【分析】(1)读图可得处于 110,130的频率为0.0120=0.2,结合总人数可得解;(2)由题意,可知XB 3,14,列出分布列,计算数学期望即得解.【详解】(1)110,130的频率为0.0120=0.2 110,130的人数为30000.2=600人(2)由频率分布直方图可知,110及以上的考生概率为 0.01+0.002520=0.25=14(二项分布必然要找出“成功”的概率 p和实验次数n)因此全省考生中随机选取3人,成绩在110及以上的考生人数XB 3,14P X=k=Ck314k1-143-k=Ck314k343-k,k=0,1,2,3X0123P276427
6、64964164由于XB 3,14,EX=np=314=34【典例【典例3 3】【分析】(1)利用正态分布的性质得到成绩在90分以上(含90分)的概率,进而求得总人数;(2)利用正态分布的性质得到成绩在80分以上(含80分)的概率,进而结合(1)中所得总人数求得.【详解】(1)设参赛学生的成绩为X,因为XN(70,100)所以=70,=10.(确定和是第一要素,确定之后写出“3原则”对应的范围及其概率)则P(X90)=P(X50)=121-P(50X90)=121-P(-2X+2)12(1-0.954 5)=0.022 75,120.022 75527(人)因此,此次参赛学生的总数约为527人
7、(2)由P(X80)=P(X60)=121-P(60X80)=121-P(-X+)12(1-0.682 7)=0.158 65,5270.158 6584(人)因此,此次竞赛成绩为优的学生约为84人解题技巧:解题技巧:区别超几何分布和二项分布的关键信息一般有两个:(1)n个正品中的n是否能够确定具体数值(一般不会很大)(2)题目中是否出现“将频率视为概率”这句话,有的话一般是二项分布;正态分布题型确定和是第一要素,确定之后写出“3原则”对应的范围及其概率,一般与二项分布及其应用结合考查!二、梳理必备知识二、梳理必备知识1.1.二项分布(1)一般地,在n次独立重复试验中,用X表示事件A发生的次数
8、,设每次试验中事件A发生的概率为p,不发生的概率q=1-p,那么事件A恰好发生k次的概率是P X=k=Cknpkqn-k(k=0,1,2,n)于是得到X的分布列X01knpC0np0qnC1np1qn-1Cknpkqn-kCnnpnq0由于表中第二行恰好是二项式展开式q+pn=C0np0qn+C1np1qn-1+Cknpkqn-k+Cnnpnq0各对应项的值,称这样的离散型随机变量X服从参数为n,p的二项分布,记作XB(n,p),并称p为成功概率注:各次试验中的事件是相互独立的;每次试验只有两种结果:事件要么发生,要么不发生;随机变量是这n次独立重复试验中事件发生的次数二项分布是放回抽样问题,
9、在每次试验中某一事件发生的概率是相同的(2)若XB(n,p),则E(X)=np,D(X)=np(1-p)2.2.超几何分布(1)在含有M件次品的N件产品中,任取n件,其中恰有X件次品,则事件 X=k发生的概率为P(X=k)=CkMCn-kN-MCnN,k=0,1,2,m,其中m=min M,n,且nN,MN,n,M,NN*,称分布列为超几何分布列如果随机变量X的分布列为超几何分布列,则称随机变量X服从超几何分布X01mPC0MCn-0N-MCnNC1MCn-1N-MCnNCmMCn-mN-MCnN超几何分布和二项分布的区别(1)超几何分布需要知道总体的容量,而二项分布不需要;(2)超几何分布是
10、“不放回”抽取,在每次试验中某一事件发生的概率是不相同的;而二项分布是“有放回”抽取(独立重复),在每次试验中某一事件发生的概率是相同的.3.3.正态分布(1)随机变量X落在区间(a,b的概率为P(aXb)=ba,(x)dx,即由正态曲线,过点(a,0)和点(b,0)的两条x轴的垂线,及x轴所围成的平面图形的面积,如下图中阴影部分所示,就是X落在区间(a,b的概率的近似值一般地,如果对于任何实数a,b(ab),随机变量X满足P(a0,P(-aX+a)=+a-a,(x)dx为下图中阴影部分的面积,对于固定的和a而言,该面积随着的减小而变大这说明越小,X落在区间(-a,+a的概率越大,即X集中在周
11、围的概率越大特别地,有P(-X+)=0.6826;P(-2X+2)=0.9544;P(-3X+3)=0.9974由P(-3X+3)=0.9974,知正态总体几乎总取值于区间(-3,+3)之内而在此区间以外取值的概率只有0.0026,通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生,即为小概率事件在实际应用中,通常认为服从于正态分布N(,2)的随机变量X只取(-3,+3)之间的值,并简称之为3原则三、基础知识过关三、基础知识过关一、单选题单选题1.1.设10件同类型的零件中有 2件是不合格品,从其中任取 3件,以 X表示取出的3件中的不合格的件数,则P X=1=()A.15B.25C.815D.715
12、2.2.设袋子中有10个同样大小的球,其中有4个红球,6个白球,今从中任取5个球,令 X=“任取的5个球中红球的个数”,则P X=2=()A.821B.623C.1021D.13313.3.如图,我国古代珠算算具算盘每个档(挂珠的杆)上有7颗算珠,用梁隔开,梁上面2颗叫上珠,下面5颗叫下珠,若从某一档的7颗算珠中任取3颗,记上珠的个数为X,则P(X1)=()A.57B.47C.27D.174.4.工厂为赶上618的电商大促,甲车间连夜生产了 10个产品,其中有6个正品和4个次品,若从中任意抽取4个,则抽到的正品数比次品数少的概率为()A.1942B.435C.542D.8215.5.某校为全体
13、高中学生开设了 15 门校本课程,其中人文社科类 6 门,科学技术类 6 门,体育美育类 3门.学校要求每位高中学生需在高中三年内选学其中的 8 门课程.从全校高中学生中随机抽取一名学生,设该学生选择的人文社科类的校本课程为X门,则下列概率中等于C56C39C815的是()A.P X3B.P X=3C.P X5D.P X=56.6.已知随机变量X服从二项分布XB 6,13,则P X=2等于()A.1316B.4243C.13243D.802437.7.某试验每次成功的概率为 p 0p1,现重复进行 10 次该试验,则恰好有 7 次试验未成功的概率为()A.C310p31-p7B.C310p71
14、-p3C.p31-p7D.p71-p38.8.从一个装有 4 个白球和 3 个红球的袋子中有放回地取球 5 次,每次取球 1 个,记 X 为取得红球的次数,则D(X)=()A.157B.207C.2521D.60499.9.若XB 20,12,则P(X=k)取得最大值时,k=()A.4或5B.6或7C.8D.1010.10.将一个半径适当的小球放入如图所示的容器最上方的入口处,小球将自由下落小球在下落的过程中,将3次遇到黑色障碍物,最后落入 A袋或B袋中已知小球每次遇到黑色障碍物时,向左、右两边下落的概率都是12,则小球落入A袋中的概率为()A.14B.12C.34D.4511.11.设随机变
15、量XN 1,2,P 1X0=()A.0.68B.0.56C.0.78D.0.2212.12.设随机变量XN 7,2,若P(X14-a)=0.3,则P(Xa)=()A.0.7B.0.4C.0.3D.0.613.13.某班级有50名学生,期末考试数学成绩服从正态分布 N 120,2,已P(X140)=0.2,则X100,140的学生人数为()A.5B.10C.20D.3014.14.某科研院校培育蜜橘新品种,新培育的蜜橘单果质量(单位:g)近似服从正态分布N(90,4),现有该新品种蜜橘10000个,估计单果质量不大于96g的蜜橘个数为()附:若XN,2,则P(-X+)=0.6826,P(-2X+
16、2)=0.9544,P(-3X+3)=0.9974A.8413B.9772C.9974D.998715.15.4月23日为世界读书日,已知某高校学生每周阅读时间(单位:h)XN 8,4,则下列说法错误的是()A.该校学生每周平均阅读时间为8hB.该校学生每周阅读时间的标准差为2C.若该校有10000名学生,则每周阅读时间在46h的人数约为2718D.该校学生每周阅读时间不低于4h的人数约占2.28%四、解题技巧实战四、解题技巧实战1.1.由商务部和北京市人民政府共同举办的 2020年中国国际服务贸易交易会(简称服贸会)于9月4日开幕,主题为“全球服务,互惠共享”.某高校为了调查学生对服贸会的了
17、解情况,决定随机抽取 100名学生进行采访.根据统计结果,采访的学生中男女比例为3:2,已知抽取的男生中有10名不了解服贸会,抽取的女生中有25名了解服贸会,请你解答下面所提出的相关问题(1)完成22列联表,并回答“是否有99%的把握认为学生对服贸会的了解情况与性别有关”.了解情况性别了解不了解合计男生女生合计100(2)若从被采访的学生中利用分层抽样的方法抽取5人,再从这5人中随机抽取3人在校内开展一次“介绍服贸会”的专题活动,记抽取男生的人数为,求出的分布列及数学期望.附:K2=n(ad-bc)2(a+b)(c+d)(a+c)(b+d),n=a+b+c+dP K2k00.150.100.0
18、50.0250.0100.0050.001k02.0722.7063.8415.0246.6357.87910.8282.2.河北省将从2018年秋季入学的高一年级学生开始实施高考综合改革,不分文理科,实行新的学业水平考试制度某校为研究高一学生选修物理与性别是否有关,随机选取100名学生进行调查,数据如下:男生女生总计选修物理363268不选修物理161632(1)从独立性检验角度分析,能否有90%的把握认为性别与是否选修物理有关?(2)从选取的100名学生中任取一名,求该同学选修物理的概率;(3)将上述调查所得频率视为概率,现从该校(该校高一学生很多)所有高一女生中随机抽3人,记被抽取的女生
19、中选修物理的人数为X,求X的分布列及数学期望附:K2=a+b+c+dad-bc2a+ba+cb+dc+dP K2k00.100.050.0250.0100.0050.001k02.7063.8415.0246.6357.87910.8283.3.甲、乙两企业生产同一种型号零件,按规定该型号零件的质量指标值落在 45,75)内为优质品.从两个企业生产的零件中各随机抽出了500件,测量这些零件的质量指标值,得结果如下表:甲企业:分组25,35)35,45)45,5)55,5)65,5)75,5)85,95频数1040115165120455乙企业:分组25,5)35,5)45,5)55,5)65,
20、5)75,5)85,5频数56011016090705(1)已知甲企业的500件零件质量指标值的样本方差s2=142,该企业生产的零件质量指标值X服从正态分布N,2,其中近似为质量指标值的样本平均数x(注:求x时,同一组中的数据用该组区间的中点值作代表),2近似为样本方差s2,试根据企业的抽样数据,估计所生产的零件中,质量指标值不低于71.92的产品的概率.(精确到0.001)(2)由以上统计数据完成下面22列联表,并判断能否在犯错误的概率不超过0.005的前提下认为两个企业生产的零件的质量有差异.甲厂乙厂总计优质品非优质品总计附:参考数据:142 11.92,参考公式:若XN,2,则P(-X
21、+)=0.6826,P(-2X+2)=0.9544,P(-3X0.9,则可判断y与x线性相关较强()2=n ad-bc2a+bc+da+cb+d,其中n=a+b+c+d附表:0.100.050.0100.001x2.7063.8416.63510.8288.8.(20232023 湖南张家界湖南张家界 统考二模统考二模)2022年底,新冠病毒肆虐全国,很多高三同学也都加入羊羊行列某校参加某次大型考试时采用了线上考试和线下考试两种形式现随机抽取 200 名同学的数学成绩做分析,其中线上人数占40%,线下人数占60%,通过分别统计他们的数学成绩得到了如下两个频率分部直方图:其中 50,70称为合格
22、,70,90称为中等,90,110称为良好,110,130称为优秀,130,150称为优异(1)根据频率分布直方图,求这200名学生的数学平均分(同一组数据可取该组区间的中点值代替);(2)现从这200名学生中随机抽取一名同学的数学成绩为良好,试分析他是来自线上考试的可能性大,还是来自线下考试的可能性大(3)现从样本中线下考试的学生中随机抽取10名同学,且抽到k个学生的数学成绩为中等的可能性最大,试求k的值二项分布二项分布9.9.(20232023 陕西西安陕西西安 统考二模统考二模)某学校在假期安排了“垃圾分类知识普及实践活动”,为了解学生的学习成果,该校对全校学生进行了测试,并随机抽取 5
23、0名学生的成绩进行统计,将其分成以下 6组:40,50),50,60),60,70),70,80),80,90),90,100,整理得到如图所示的频率分布直方图.(1)求图中a的值;(2)若将频率视为概率,从全校成绩在80分及以上的学生中随机抽取3人,用X表示这3人中成绩在 90,100中的人数,求随机变量X的分布列及数学期望.10.10.(20232023春春 四川成都四川成都 高三四川省成都市玉林中学校考阶段练习高三四川省成都市玉林中学校考阶段练习)相关统计数据显示,中国经常参与体育锻炼的人数比例为 37.2%,城乡居民达到 国民体质测定标准 合格以上的人数比例达到 90%以上.某市一健身
24、连锁机构对其会员进行了统计,制作成如下两个统计图,图 1 为会员年龄分布图(年龄为整数),图 2 为会员一个月内到健身房次数分布扇形图.若将会员按年龄分为“年轻人”(20 岁-39岁)和“非年轻人”(19岁及以下或40岁及以上)两类,将一个月内到健身房锻炼 16次及以上的会员称为”健身达人”,15次及以下的会员称为“健身爱好者”,且已知在“健身达人”中有56是“年轻人”.年轻人非年轻人合计健身达人健身爱好者合计(1)现从该健身连锁机构会员中随机抽取一个容量为100的样本,根据图的数据,补全上方22列联表,并判断是否有95%的把握认为“健身达人”与年龄有关?(2)将(1)中相应的频率作为概率,该
25、健身连锁机构随机选取3名会员进行回访,设3名会员中既是“年轻人”又是“健身达人”的人数为随机变量X,求X的分布列和数学期望.附:K2=n ad-bc2a+bc+da+cb+d.P(K2k0)0.100.050.0250.0100.0050.001k02.7063.8415.0246.6357.87910.82811.11.(20232023 全国全国 模拟预测模拟预测)课外阅读不仅能开阔学生的视野、陶冶学生的情操、开发学生的智力,还能使学生具有远大的理想、执着的追求通过阅读,可以与名人对话接受思想熏陶,可以跨越时空了解古今中外获取丰富知识某校实践活动小组为了调查本校学生每日课外阅读的时间,从该
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