专题25 概率与离散型随机变量的分布列及期望(解析版).docx
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1、方法技巧25 概率与离散型随机变量的分布列及期望 一、 概率与离散型随机变量的分布列及期望知识框架 二、求随机变量的概率的方法 【一】利用古典概型求随机变量的概率1、古典概型的定义:如果一个随机试验所包含的单位事件是有限的,且每个单位事件发生的可能性均相等,则这个随机试验叫做拉普拉斯试验,这种条件下的概率模型就叫古典概型。2、求古典概型概率的步骤:(1) 判断试验是否为古典概型;(2) 利用列举法或排列组合知识求出基本事件总数与事件包含的基本事件数;(3) 利用公式求出事件的概率.1. 例题【例1】已知某校甲、乙、丙三个年级的学生志愿者人数分别为240,160,160.现采用分层抽样的方法从中
2、抽取7名同学去某敬老院参加献爱心活动.(1)应从甲、乙、丙三个年级的学生志愿者中分别抽取多少人?(2)设抽出的7名同学分别用A,B,C,D,E,F,G表示,现从中随机抽取2名同学承担敬老院的卫生工作.试用所给字母列举出所有可能的抽取结果;设M为事件“抽取的2名同学来自同一年级”,求事件M发生的概率.【解析】(1)因为甲、乙、丙三个年级的学生志愿者人数之比为322,由于采用分层抽样的方法从中抽取7名同学,所以应从甲、乙、丙三个年级的学生志愿者中分别抽取3人,2人,2人.(2)从抽取的7名同学中随机抽取2名同学的所有可能结果为:A,B,A,C,A,D,A,E,A,F,A,G,B,C,B,D,B,E
3、,B,F,B,G,C,D,C,E,C,F,C,G,D,E,D,F,D,G,E,F,E,G,F,G,共21种.由,不妨设抽出的7名同学中,来自甲年级的是A,B,C,来自乙年级的是D,E,来自丙年级的是F,G,则从抽出的7名同学中随机抽取的2名同学来自同一年级的所有可能结果为A,B,A,C,B,C,D,E,F,G,共5种.所以事件M发生的概率P(M.【例2】在某大型活动中,甲、乙等五名志愿者被随机地分到A,B,C,D四个不同的岗位服务,每个岗位至少有一名志愿者.(1)求甲、乙两人同时参加A岗位服务的概率;(2)求甲、乙两人不在同一个岗位服务的概率;(3)求五名志愿者中仅有一人参加A岗位服务的概率.
4、【解析】(1)记“甲、乙两人同时参加A岗位服务”为事件EA,那么P(EA),即甲、乙两人同时参加A岗位服务的概率是.(2)记“甲、乙两人同时参加同一岗位服务”为事件E,那么P(E),所以甲、乙两人不在同一岗位服务的概率是P()1P(E).(3)因为有两人同时参加A岗位服务的概率P2,所以仅有一人参加A岗位服务的概率P11P2.2.巩固提升综合练习【练习1】已知某校甲、乙、丙三个年级的学生志愿者人数分别为240,160,160.现采用分层抽样的方法从中抽取7名同学去某敬老院参加献爱心活动(1)应从甲、乙、丙三个年级的学生志愿者中分别抽取多少人?(2)设抽出的7名同学分别用A,B,C,D,E,F,
5、G表示,现从中随机抽取2名同学承担敬老院的卫生工作试用所给字母列举出所有可能的抽取结果;设M为事件“抽取的2名同学来自同一年级”,求事件M发生的概率【解析】(1)因为甲、乙、丙三个年级的学生志愿者人数之比为322,由于采用分层抽样的方法从中抽取7名同学,所以应从甲、乙、丙三个年级的学生志愿者中分别抽取3人,2人,2人(2)从抽取的7名同学中随机抽取2名同学的所有可能结果为A,B,A,C,A,D,A,E,A,F,A,G,B,C,B,D,B,E,B,F,B,G,C,D,C,E,C,F,C,G,D,E,D,F,D,G,E,F,E,G,F,G,共21种不妨设抽出的7名同学中,来自甲年级的是A,B,C,
6、来自乙年级的是D,E,来自丙年级的是F,G,则从抽出的7名同学中随机抽取的2名同学来自同一年级的所有可能结果为A,B,A,C,B,C,D,E,F,G,共5种所以事件M发生的概率P(M ).【练习2】2019年,我国施行个人所得税专项附加扣除办法,涉及子女教育、继续教育、大病医疗、住房贷款利息或者住房租金、赡养老人等六项专项附加扣除.某单位老、中、青员工分别有人,现采用分层抽样的方法,从该单位上述员工中抽取人调查专项附加扣除的享受情况.()应从老、中、青员工中分别抽取多少人?()抽取的25人中,享受至少两项专项附加扣除的员工有6人,分别记为.享受情况如下表,其中“”表示享受,“”表示不享受.现从
7、这6人中随机抽取2人接受采访.员工项目ABCDEF子女教育继续教育大病医疗住房贷款利息住房租金赡养老人(i)试用所给字母列举出所有可能的抽取结果;(ii)设为事件“抽取的2人享受的专项附加扣除至少有一项相同”,求事件发生的概率.【解析】(I)由已知,老、中、青员工人数之比为,由于采取分层抽样的方法从中抽取25位员工,因此应从老、中、青员工中分别抽取6人,9人,10人.(II)(i)从已知的6人中随机抽取2人的所有可能结果为,共15种;(ii)由表格知,符合题意的所有可能结果为,共11种,所以,事件M发生的概率.【二】利用相互独立事件概率乘法公式、互斥事件概率加法公式求随机变量的概率1、 相互独
8、立事件:(1)定义:对于事件A,B,若事件A的发生与事件B的发生互不影响,则称事件A,B是相互独立事件.(2)相互独立事件概率乘法公式:.2、 互斥事件:(1)定义:事件A与事件B在任何一次实验中不会同时发生.(2)概率加法公式:.3、互斥事件与相互独立事件的相同点与不同点:(1)相同点:二者都是描述两个事件间的关系.(2)不同点:互斥事件强调两事件不可能同时发生,即P(AB)0,相互独立事件则强调一个事件的发生与否对另一个事件发生的概率没有影响.1.例题【例1】某商场有奖销售中,购满100元商品得1张奖券,多购多得.1 000 张奖券为一个开奖单位,设特等奖1个,一等奖10个,二等奖50个.
9、设1张奖券中特等奖、一等奖、二等奖的事件分别为A,B,C,求:(1)P(A),P(B),P(C);(2)1张奖券的中奖概率;(3)1张奖券不中特等奖且不中一等奖的概率.【解析】(1)易知P(A),P(B),P(C).(2)1张奖券中奖包含中特等奖、一等奖、二等奖.设“1张奖券中奖”这个事件为M,则MABC.因为A,B,C两两互斥,所以P(M)P(ABC)P(A)P(B)P(C).故1张奖券的中奖概率为.(3)设“1张奖券不中特等奖且不中一等奖”为事件N,则事件N与“1张奖券中特等奖或中一等奖”为对立事件,所以P(N)1P(AB)1.故1张奖券不中特等奖且不中一等奖的概率为.【例2】(1)设每个
10、工作日甲、乙、丙、丁4人需使用某种设备的概率分别为0.6,0.5,0.5,0.4,各人是否需使用设备相互独立,则同一工作日至少3人需使用设备的概率为_.(2)某次知识竞赛规则如下:在主办方预设的5个问题中,选手若能连续正确回答出两个问题,即停止答题,晋级下一轮.假设某选手正确回答每个问题的概率都是0.8,且每个问题的回答结果相互独立,则该选手恰好回答了4个问题就晋级下一轮的概率为_.(3)保持本例(2)条件不变,则该选手恰好回答了5个问题就晋级下一轮的概率为_.(4)保持本例(2)条件不变,则该选手回答了5个问题(5个问题必须全部回答)就结束的概率为_.【解析】(1)设甲、乙、丙、丁需使用设备
11、分别为事件A,B,C,D,则P(A)0.6,P(B)P(C)0.5,P(D)0.4,恰好3人使用设备的概率P1P(BCDACDABDABC)(10.6)0.50.50.40.6(10.5)0.50.40.60.5(10.5)0.40.60.50.5(10.4)0.25,4人使用设备的概率P20.60.50.50.40.06,故所求概率P0.250.060.31.(2)依题意,该选手第2个问题回答错误,第3,4个问题均回答正确,第1个问题回答正误均有可能,则所求概率P10.20.820.128.(3)依题意,该选手第3个问题的回答是错误的,第4,5个问题均回答正确,第1,2个问题回答均错误或有且
12、只有1个错误,则所求概率P0.230.8220.20.80.20.820.005 120.040 960.046 08.(4)依题意,设答对的事件为A,可分第3个回答正确与错误两类,若第3个回答正确,则有AA或A两类情况,其概率为:0.80.20.80.20.20.20.80.20.025 60.006 40.032.若该选手第3个问题的回答是错误的,第1,2个问题回答均错误或有且只有1个错误,则所求概率P0.2320.20.80.20.0080.0640.072.所以所求概率为0.0320.0720.104.【例3】甲、乙两人组成“火星队”参加投篮游戏,每轮游戏中甲、乙各投一次,如果两人都投
13、中,则“火星队”得4分;如果只有一人投中,则“火星队”得2分;如果两人都没投中,则“火星队”得0分已知甲每次投中的概率为,乙每次投中的概率为;每轮游戏中甲、乙投中与否互不影响,假设“火星队”参加两轮游戏,求:(1)“火星队”至少投中3个球的概率;(2)“火星队”两轮游戏得分之和X的分布列和数学期望E(X)【解析】(1)设事件Ai为“甲第i次投中”,事件Bi为“乙第i次投中”,i1,2,由事件的独立性和互斥性可得,P(至少投进3球) P(A1A2B1B2)P(A2B1B2)P(A1B1B2)P(A1A2B2)P(A1A2B1)2(),所以“火星队”至少投中3个球的概率为(2)X的所有可能的取值为
14、0,2,4,6,8,P(X0); P(X2)2() ;P(X4)2();P(X6)2();P(X8)所以X的分布列为X02468PE(X)024682.巩固提升综合练习【练习1】某超市为了了解顾客的购物量及结算时间等信息,安排一名员工随机收集了在该超市购物的100位顾客的相关数据,如下表所示.一次购物量1至4件5至8件9至12件13至16件17件及以上顾客数(人)x3025y10结算时间(分钟/人)11.522.53已知这100位顾客中一次购物量超过8件的顾客占55%.(1)确定x,y的值,并估计顾客一次购物的结算时间的平均值;(2)求一位顾客一次购物的结算时间不超过2分钟的概率.(将频率视为
15、概率)【解析】(1)由已知得25y1055,x3045,所以x15,y20.该超市所有顾客一次购物的结算时间组成一个总体,所收集的100位顾客一次购物的结算时间可视为总体的一个容量为100的简单随机样本,顾客一次购物的结算时间的平均值可用样本平均数估计,其估计值为:1.9(分钟).(2)记A为事件“一位顾客一次购物的结算时间不超过2分钟”,A1,A2分别表示事件“该顾客一次购物的结算时间为2.5分钟”,“该顾客一次购物的结算时间为3分钟”,将频率视为概率得P(A1),P(A2).则P(A)1P(A1)P(A2)1.故一位顾客一次购物的结算时间不超过2分钟的概率为.【练习2】某企业有甲、乙两个研
16、发小组,他们研发新产品成功的概率分别为和现安排甲组研发新产品A,乙组研发新产品B设甲、乙两组的研发相互独立(1)求至少有一种新产品研发成功的概率;(2)若新产品A研发成功,预计企业可获利润120万元;若新产品B研发成功,预计企业可获利润100万元求该企业可获利润的分布列【解析】记E“甲组研发新产品成功”,F“乙组研发新产品成功”,由题设知P(E),P(),P(F),P(),且事件E与F,E与,与F,与都相互独立(1)记H“至少有一种新产品研发成功”,则,于是P()P()P(),故所求的概率为P(H)1P()1(2) 设企业可获利润为X(万元),则X的可能取值为0,100,120,220,因为P
17、(X0)P(),P(X100)P(F),P(X120)P(E),P(X220)P(EF)故所求的分布列为X0100120220P【练习3】从甲地到乙地要经过3个十字路口,设各路口信号灯工作相互独立,且在各路口遇到红灯的概率分别为,.(1)设X表示一辆车从甲地到乙地遇到红灯的个数,求随机变量X的分布列;(2)若有2辆车独立地从甲地到乙地,求这2辆车共遇到1个红灯的概率.【解析】(1)随机变量X的所有可能取值为0,1,2,3,则P(X0),P(X1),P(X2),P(X3).所以随机变量X的分布列为X0123P(2)设Y表示第一辆车遇到红灯的个数,Z表示第二辆车遇到红灯的个数,则所求事件的概率为P
18、(YZ1)P(Y0,Z1)P(Y1,Z0)P(Y0)P(Z1)P(Y1)P(Z0).所以这2辆车共遇到1个红灯的概率为.【练习4】某射手每次射击击中目标的概率是,且各次射击的结果互不影响(1)假设这名射手射击5次,求恰有2次击中目标的概率;(2)假设这名射手射击5次,求有3次连续击中目标,另外2次未击中目标的概率;(3)假设这名射手射击3次,每次射击,击中目标得1分,未击中目标得0分在3次射击中,若有2次连续击中,而另外1次未击中,则额外加1分;若3次全击中,则额外加3分记为射手射击3次后的总分数,求的分布列【解析】(1)设X为射手在5次射击中击中目标的次数,则XB在5次射击中,恰有2次击中目
19、标的概率为P(X2)C(2)设“第i次射击击中目标”为事件Ai(i1,2,3,4,5),“射手在5次射击中,有3次连续击中目标,另外2次未击中目标”为事件A,则P(A)P(A1A2A3)P(A2A3A4)P(A3A4A5) (3)设“第i次射击击中目标”为事件Ai(i1,2,3)由题意可知,的所有可能取值为0,1,2,3,6P(0)P(),P(1)P(A1)P(A2 )P(A3),P(2)P(A1A3),P(3)P(A1A2)P(A2A3),P(6)P(A1A2A3)所以的分布列是01236P【三】利用条件概率公式求随机变量的概率1、 条件概率的定义:对于任何两个事件和,在已知事件发生的条件下
20、,事件发生的概率叫做条件概率,用符号来表示,其公式为(P(A)0).2、条件概率的求法:(1) 利用定义,分别求出、,得;(2) 借助古典概型概率公式,先求事件包含的基本事件数,在事件发生的条件下求事件包含的基本事件数,即;(3) 求复杂事件的条件概率,可以把复杂事件分解为两个(或若干个)互斥事件的和,利用公式:,其中互斥.1.例题【例1】现有3道理科题和2道文科题共5道题,若不放回地一次抽取2道题,则在第1次抽到理科题的条件下,第2次抽到理科题的概率为_.【解析】法一:设第1次抽到理科题为事件A,第2次抽到理科题为事件B,则P(B|A).法二:在第1次抽到理科题的条件下,还有2道理科题和2道
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