2024高考数学中专项千锤百炼之含有条件概率的随机变量问题.pdf
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1、1千锤百炼之含有条件概率的随机变量问题一、基础知识:1、条件概率:事件B在事件A已经发生的情况下,发生的概率称为B在A条件下的条件概率,记为|B A2、条件概率的计算方法:(1)按照条件概率的计算公式:|P ABP B AP A(2)考虑事件A发生后,题目产生了如何的变化,并写出事件B在这种情况下的概率例如:5 张奖券中有一张有奖,甲,乙,丙三人先后抽取,且抽完后不放回,已知甲没有中奖,则乙中奖的概率:按照(1)的方法:设事件A为“甲没中奖”,事件B为“乙中奖”,则所求事件为|B A,按照公式,分别计算,P ABP A,利用古典概型可得:25415P ABA,45P A,所以 1|4P ABP
2、 B AP A按照(2)的方法:考虑甲已经抽完了,且没有中奖,此时还有 4 张奖券,1 张有奖。那么轮到乙抽时,乙抽中的概率即为143、含条件概率的乘法公式:设事件,A B,则,A B同时发生的概率|P ABP AP B A,此时|P B A通常用方案(2)进行计算4、处理此类问题要注意以下几点:(1)要分析好几个事件间的先后顺序,以及先发生的事件对后面事件的概率产生如何的影响(即后面的事件算的是条件概率)(2)根据随机变量的不同取值,事件发生的过程会有所不同,要注意区别(3)若随机变量取到某个值时,情况较为复杂,不利于正面分析,则可以考虑先求出其它取值时的概率,然后用间接法解决。二、典型例题
3、:例 1:袋中有大小相同的三个球,编号分别为1,2,3,从袋中每次取出一个球,若取到的球的编号为2,则把该球编号记下再把编号数改为 1 后放回袋中继续取球;若取到的球的编号为奇数,则取球停止,取球停止后用X表示“所有被取球的编号之和”(1)求X的分布列(2)求X的数学期望及方差思路:(1)依题意可知如果取球取出的是1,3,则取球停止,此时X的值为 1 或 3;当取球取出的是 2 号球时,按2024高考数学中专项千锤百炼之含有条件概率的随机变量问题2照规则要改为 1 号球放进去重取,再取时只能取到 1 或 3,所有编号之和X的值为3,5,所以可知X可取的值为1,3,5,当1X 时,意味着直接取到
4、了 1 号球(概率为13);当3X 时,分为两种情况,一种为直接取到 3(概率为13),另一种为取到了 2(概率为13),改完数字后再取到 1(概率为23);当5X 时,为取到了 2(概率为13),改完数字后再取到 3(概率为13),从而可计算出概率。进而得到分布列与期望方差解:(1)X可取的值为1,3,5113P X11 25333 39P X 1 1153 39P X X的分布列为:X135P135919(2)151231353999E X ()22212352312317613539999981D X()例 2:深圳市某校中学生篮球队假期集训,集训前共有 6 个篮球,其中 3 个是新球(
5、即没有用过的球),3 个是旧球(即至少用过一次的球)每次训练,都从中任意取出 2 个球,用完后放回(1)设第一次训练时取到的新球个数为,求的分布列和数学期望;(2)求第二次训练时恰好取到一个新球的概率(1)思路:第一次训练时所取得球是从 6 个球(3 新,3 旧)中不放回取出 2 个球,所以可判断出服从超几何分布,即可利用其公式计算概率与分布列,并求得期望解:可取的值为0,1,22326105CPC113326315CCPC2326125CPC的分布列为:3012P1535151310121555E ()(2)思路:本题要注意一个常识,即新球训练过后就变成了旧球,所以要计算第二次恰好取到一个新
6、球的概率,需要了解经过第一次训练后,所剩的球有几个新球,几个旧球。所以要对第一次取球的情况进行分类讨论:若第一次取 2 个新球,则第二次训练时有 5 旧 1 新;若第一次取到 1 个新球,则第二次训练时有 4 旧 2 新;若第一次取到2 个旧球,则第二次训练依然为 3 旧 3 新,分别计算概率再相加即可解:设事件iA为“第一次训练取出了i个新球”,则23326iiiC CP AC设事件B为“从六个球取出两个球,其中恰好有一个新球”事件C为“第二次恰好取出一个新球”012P CP A BP ABP A B21133300022663|25CCCP A BP AP B ACC11113342111
7、22668|25C CCCP ABP AP B ACC213522222661|15CCP A BP AP B ACC 0123875P CP A BP ABP A B例 3:若盒中装有同一型号的灯泡共 10 个,其中有 8 个合格品,2 个次品(1)某工人师傅有放回地连续从该盒中取灯泡 3 次,每次取一只灯泡,求 2 次取到次品的概率(2)某工人师傅用该盒中的灯泡去更换会议室的一只已坏灯泡,每次从中取一灯泡,若是正品则用它更换已坏灯泡,若是次品则将其报废(不再放回原盒中),求成功更换会议室的已坏灯泡所用灯泡只数X的分布列和数学期望(1)思路:每次有放回的取灯泡,相当于做了 3 次独立重复试验
8、,每次试验中取到合格品的概率为45,取到次品的概率为15,在 3 次试验中 2 次取到次品,1 次取得合格品,所以考虑利用公式求解取到次品的概率解:设事件A为“2 次取到次品”223141255125P AC4(2)思路:因为只有 2 个次品,所以最多用掉 3 个灯泡,X可取的值为1,2,3,1X 时,意味着取到的是合格品,概率为45,2X 是取到一个次品(概率为15)之后在 9 个灯泡中取到一个合格品(概率为89),3X 是连续取到 2 个次品(概率为1 15 9),之后一定拿到合格品,分别计算概率即可解:X可取的值为1,2,3415P X1 8825 945P X 1 1135 945P
9、X X的分布列为:123P4584514548111123545459E X ()例 4:一个盒子内装有 8 张卡片,每张卡片上面写着 1 个数字,这 8 个数字各不相同,且奇数有 3 个,偶数有 5 个 每张卡片被取出的概率相等(1)如果从盒子中一次随机取出 2 张卡片,并且将取出的 2 张卡片上的数字相加得到一个新数,求所得新数是奇数的概率;(2)现从盒子中一次随机取出 1 张卡片,每次取出的卡片都不放回盒子,若取出的卡片上写着的数是偶数则停止取出卡片,否则继续取出卡片设取出了次才停止取出卡片,求的分布列和数学期望(1)思路:本题可用古典概型解决,事件为“8 张卡片中取出 2 张卡片”,所
10、以28nC 事件A为“所得新数为奇数”,可知需要一奇一偶相加即可,则 1135n ACC,从而可计算出 P A解:设A为“所得新数为奇数”1135281528CCP AC(2)思路:依题意可知可取的值为1,2,3,4,题目中的要求为“取出偶数即停止”所以若要保证第n次能继续抽卡片,则在前1n 次需均抽出奇数。所以1,2,3时,意味着抽卡片中途停止,则必在最后一次取到了偶数,以3为例,中途停止说明在第三次抽到偶数,前两次抽到奇数。所以3 2 538 7 6P(第二次受第一次结果的影响,只剩 7 张卡片,含有 2 张奇数卡片,所以是前两次是奇数的概率为3 28 7)。当4时,只要在前三次将奇数卡片
11、抽完即可。5解:可取的值为1,2,3,4518P3 51528 756P3 2 5538 7 656P3 2 1148 7 656P的分布列为:1234P581556556156515513123485656562E ()例 5:某迷宫有三个通道,进入迷宫的每个人都要经过一个智能门,首次到达此门,系统会随机(即等可能)为你打开一个通道,若是 1 号通道,则需要 1 个小时走出迷宫;若是 2 号,3 号通道,则分别需要 2 小时,3 小时返回智能门,再次到达智能门时,系统会随机打开一个你未到过的通道,直至走出迷宫为止,令表示走出迷宫所需的时间,求的分布列和数学期望思路:迷宫的规则为只有进入 1
12、号通道才能走出迷宫,如果是其他通道(以 2 号为例),则可能打开 1 通道然后走出迷宫,或者打开另一个通道,通过第三轮进入 1 通道走出迷宫,所以可取的值为1(1 号),3(2 号+1 号),4(3 号+1 号),6(3 号+2 号+1 号或 2 号+3 号+1 号)。根据的取值便可判断出走迷宫的情况,从而列出式子计算概率,得到分布列解:可取的值为1,3,4,6113P1113326P1114326P11111632323P的分布列为:1346P1316161311117134636632E ()例 6:某学校要对学生进行身体素质全面测试,对每位学生都要进行 9 选 3 考核(即共 9 项测试
13、,随机选取 3 项),若全部合格,则颁发合格证;若不合格,则重新参加下期的 9 选 3 考核,直至合格为止,若学生小李抽到“引体向上”一项,则第一次参加考试合格的概率为12,第二次参加考试合格的概率为23,第三次参加考试合格的概率为45,6若第四次抽到可要求调换项目,其它选项小李均可一次性通过(1)求小李第一次考试即通过的概率P(2)求小李参加考核的次数分布列(1)思路:由题意可知,小李能够通过考试的概率取决于是否能够抽到“引体向上”这个项目,如果没有抽到,则必能通过;若抽到“引体向上”则通过的概率为12。后面通过测试的概率受到前面抽签的影响,要利用条件概率进行解决解:(1)若没有抽到“引体向
14、上”,则3813923CPC若抽到“引体向上”,则282391126CPC12215366PPP(2)思路:依题目要求可知可取的值为1,2,3,4,在参加下一次考核时,意味着前几次考核失败,所以当取2,3,4时,要考虑前面考核失败的情况与该次考核成功两个方面同时成立。解:可取的值为1,2,3,4516P3288339912426327CCPCC23288833399911473635405CCCPCCC 2288339911114635810CCPCC 的分布列为:1234P5642774051810例 7:袋子 A 和 B 中装有若干个均匀的红球和白球,从 A 中摸出一个红球的概率是13,从
15、 B 中摸出一个红球的概率是23,现从两个袋子中有放回的摸球(1)从 A 中摸球,每次摸出一个,共摸 5 次,求 恰好有 3 次摸到红球的概率 设摸得红球的次数为随机变量X,求X的期望7(2)从 A 中摸出一个球,若是白球则继续在袋子 A 中摸球,若是红球则在袋子 B 中摸球;若从袋子 B 中摸出的是白球则继续在袋子 B 中摸球,若是红球则在袋子 A 中摸球,如此反复摸球 3 次,计摸出红球的次数为Y,求Y的分布列和期望(1)思路:题目中说“有放回的摸球”,所以本题为独立重复试验模型,在 A 中摸出红球的概率为13,代入独立重复试验模型公式即可计算出概率;随机变量X指摸出红球发生的次数,所以符
16、合二项分布15,3XB,直接可计算期望解:设事件M为“恰好有 3 次摸到红球”3235124033243P MCX的取值为0,1,2,3,4,5,依题意可知15,3XB15533EX(2)思路:有放回的摸球三次,所以Y可取的值为0,1,2,3,因为下一次在哪个袋子里摸球取决于上一次的结果:若是白球则在本袋继续摸,若是红球则要换袋子摸,所以在计算概率的过程中要监控每一次摸球的结果,并按红球个数进行安排。例如1Y 时,要按“红白白”,“白红白”,“白白红”三种情况进行讨论,并汇总在一起。解:Y可取的值为0,1,2,33280327P Y22112 1 12171333 3 33327P Y1 2
17、21 1 22 1 21023 3 33 3 33 3 327P Y 1 2 1233 3 327P Y Y的分布列为:Y0123P827727102722787102110123272727279E Y ()例 8:为了参加中央电视台,国家语言文字工作委员会联合主办的中国汉字听写大会节目,某老师要求参赛学生从星期一到星期四每天学习 3 个汉字及正确注释,每周五对一周内所学汉字随机抽取若干个进行检测(一周所学的汉字每个被抽到的可能性相同)(1)老师随机抽了 4 个汉字进行检测,求至少有 3 个是后两天学习过的汉字的概率8(2)某学生对后两天所学过的汉字每个能默写对的概率为45,对前两天所学过的
18、汉字每个能默写对的概率为35,若老师从后三天所学汉字中各抽取一个进行检测,求该学生能默写对的汉字的个数的分布列和期望解:(1)设事件A为“至少有 3 个是后两天学习过的汉字”134666412135349511C CCP AC(2)思路:依题意可知可取的值为0,1,2,3,本问的关键在于后三天中包括“后两天”与“第二天”两类,这两类中学生默写对的概率是不同的,所以在求概率时要讨论默对的属于哪个类别,再考虑其概率即可解:2122055125P2124121319155555125PC2124134256255555125PC24348355125P的分布列为:0123P2125191255612
19、54812521956481101231251251251255E ()例 9:QQ 先生的鱼缸中有 7 条鱼,其中 6 条青鱼和 1 条黑鱼,计划从当天开始,每天中午从该鱼缸中抓出一条鱼(每条鱼被抓到的概率相同)并吃掉,若黑鱼未被抓出,则它每晚要吃掉一条青鱼(规定青鱼不吃鱼)(1)求这 7 条鱼中至少有 6 条被 QQ 先生吃掉的概率(2)以表示这 7 条鱼中被 QQ 先生吃掉的鱼的条数,求的分布列及其数学期望E(1)思路:依题意可知,如果 QQ 先生没有抓到黑鱼,则黑鱼会一次次的吃掉青鱼,从而使得 QQ 先生吃掉鱼的总数减少。所以 QQ 先生吃鱼的总数决定于第几次将青鱼拿出,“QQ 先生至
20、少吃掉 6 条”包含 6 条和 7 条,若吃掉 6条,则表示第一次拿出的是青鱼,在第二次拿黑鱼时,因为黑鱼已经吃掉一条青鱼,所以只能从剩下 5 条中拿出,故概率为6175;若吃掉 7 条,则表示第一次就拿出黑鱼,即概率为17。解:设事件iA为“第i次拿到青鱼”事件A为“QQ 先生至少吃掉 6 条鱼”1216 11177 535P AP AP A(2)思路:依题意可知只要晚一天拿出黑鱼,则这一天就会少两条青鱼(一条 QQ 吃掉,一条黑鱼吃掉),所以可9取的值为4,5,6,7。7代表第一天就拿到黑鱼;6代表第二天拿到黑鱼;5代表第三天拿到黑鱼;4代表第四天拿到黑鱼,此时 QQ 先生吃了 3 条青鱼
21、,黑鱼吃了 3 条青鱼。分别求出概率即可解:可取的值为4,5,6,7177P6 1667 535P6 4 1857 5 335P6 4 21647 5 335P的分布列为:4567P1635835635171686117545675353535735E ()例 10:有,A B C三个盒子,每个盒子中放有红,黄,蓝颜色的球各一个,所有的球仅有颜色上的区别(1)从每个盒子中任意取出一个球,记事件S为“取得红色的三个球“,事件T为”取得颜色互不相同的三个球“,求 ,P SP T(2)先从A盒中任取一球放入B盒,再从B盒中任取一球放入C盒,最后从C盒中任取一球放入 A 盒,设此时A盒中红球的个数为,
22、求的分布列与数学期望(1)思路一:可利用古典概型求出 ,P SP T,基本事件空间为“三个盒子的取球情况”,则11133327nCCC,则 1n S,336n TA(三种颜色全排列确定出自哪个盒),从而求得 ,P SP T解:(1)1113331127P SCCC 3311133329AP TCCC思路二:本题也可用概率的乘法进行计算。S表示每个盒均取出红球(取出红球的概率为13),因为每盒之间互不影响,所以 111333P S;T要求每盒颜色不同,所以前一个盒取出球的颜色会影响到下一个盒取球的选择。第一个盒取出一个颜色,则第二个盒只能取另外两个颜色的球(概率为23),而第三个盒只能取出剩下颜
23、色的那个球(概率为13),所以 21133P T 解:(1)111133327P S 2121339P T (2)思路:分析可知整个过程对于A而言是取出一个球,再进入一个球,所以可取的值为0,1,2,情况较为简单10的为0和2的情况,当0时,意味着从A盒中取出了红球到B(概率为13),此时B盒中为 2 红 2 非红,C 盒中的情况取决于 B 盒中取出球的颜色,可进行分类讨论:若取出的是红球(概率为12),则 C 盒中为 2 红 2 非红,然后从 C 中取出非红球即可(概率为12);若取出的不是红球(概率为12),则 C 盒中为 1 红 3 非红,再从 C中取出非红球即可(概率为34),综上可得
24、:11113503222424P;当2时,意味着从A盒中取出了非红球到B(概率为23),此时B盒中为 1 红 3 非红,C 盒中的情况取决于 B 盒中取出球的颜色,可进行分类讨论:若取出的是红球(概率为14),则 C 盒中为 2 红 2 非红,然后从 C 中取出红球即可(概率为12);若取出的不是红球(概率为34),则 C 盒中为 1 红 3 非红,再从 C 中取出红球即可(概率为14),综上可得:21131523424424P,进而可利用0,2PP求出1P解:依题意,可取的值为0,1,211113503222424P21131523424424P7110212PPP 的分布列为:012P52
25、47125245750121241224E ()圆锥曲线中档必刷题汇编圆锥曲线中档必刷题汇编一选择题(共一选择题(共 14 小题)小题)1已知F是椭圆22:14xEy的右焦点,直线0 xmy与E交于A,B两点,则ABF的周长的取值范围为()A(2,4)B2,4)C(6,8)D6,8)【解答】解:记椭圆22:14xEy右焦点F,则四边形AFBF为平行四边形(如图所示),ABF的周长等于|ABAFBFABAFAF,因为|2AFAFa,所以周长等于|2ABa,又A,B不在x轴上,所以|2ABb,2)a,故ABF的周长的取值范围为|222ABaab,4)6a,8)故选:D2椭圆22221(0)xyab
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