2013年高考數(shù)學(xué)必考知識(shí)點(diǎn)19概率、隨機(jī)變量及其分布列.doc

2013年高考數(shù)學(xué)必考知識(shí)點(diǎn)19 概率、隨機(jī)變量及其分布列(2012湖南)某超市為了解顧客的購物量及結(jié)算時(shí)間等信息，安排一名員工隨機(jī)收集了在該超市購物的100位顧客的相關(guān)數(shù)據(jù)，如下表所示.一次購物量來源:Z|xx|k.Com1至4件5至8件9至12件13至16件17件及以上顧客數(shù)(人)x3025y10結(jié)算時(shí)間(分鐘/人)11.522.53已知這100位顧客中一次購物量超過8件的顧客占55%.(1)確定x，y的值，并求顧客一次購物的結(jié)算時(shí)間X的分布列與數(shù)學(xué)期望；(2)若某顧客到達(dá)收銀臺(tái)時(shí)前面恰有2位顧客需結(jié)算，且各顧客的結(jié)算相互獨(dú)立，求該顧客結(jié)算前的等候時(shí)間不超過2.5分鐘的概率(注：將頻率視為概率)答案：解(1)由已知得25y1055，x3045，所以x15，y20.該超市所有顧客一次購物的結(jié)算時(shí)間組成一個(gè)總體，所收集的100位顧客一次購物的結(jié)算時(shí)間可視為總體的一個(gè)容量為100的簡單隨機(jī)樣本，將頻率視為概率得P(X1)，P(X1.5)，P(X2)，P(X2.5)，P(X3).X的分布列為X11.522.53P來源:Zxxk.ComX的數(shù)學(xué)期望為E(X)11.522.531.9.(2)記A為事件“該顧客結(jié)算前的等候時(shí)間不超過2.5分鐘”，Xi(i1,2)為該顧客前面第i位顧客的結(jié)算時(shí)間，則P(A)P(X11且X21)P(X11且X21.5)P(X11.5且X21)由于各顧客的結(jié)算相互獨(dú)立，且X1，X2的分布列都與X的分布列相同，所以P(A)P(X11)P(X21)P(X11)P(X21.5)P(X11.5)P(X21).故該顧客結(jié)算前的等候時(shí)間不超過2.5分鐘的概率為.結(jié)合事件的互斥性、對立性、獨(dú)立性以及古典概型，主要以解答題的方式考查離散型隨機(jī)變量分布列、期望和方差的求解及其實(shí)際應(yīng)用本部分復(fù)習(xí)要從整體上，知識(shí)的相關(guān)關(guān)系上進(jìn)行離散型隨機(jī)變量問題的核心是概率計(jì)算，而概率計(jì)算又以事件的獨(dú)立性、互斥性、對立性為核心，在解題中要充分分析事件之間的關(guān)系.必備知識(shí)互斥事件有一個(gè)發(fā)生的概率若A、B是互斥事件，則P(AB)P(A)P(B)，P(A)P(A)1.相互獨(dú)立事件與n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)(1)若 A1，A2，An是相互獨(dú)立事件，則P(A1A2An)P(A1)P(A2)P(An)(2)如果在一次試驗(yàn)中事件A發(fā)生的概率為p，事件A不發(fā)生的概率為1p，那么在n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中事件A發(fā)生k次的概率為：Pn(k)Cpk(1p)nk.離散型隨機(jī)變量的分布列、期望與方差(1)主干知識(shí)：隨機(jī)變量的可能取值，分布列，期望，方差，二項(xiàng)分布，超幾何分布，正態(tài)分布(2)基本公式：E()x1p1x2p2xnpn；D()(x1E()2p1(x2E()2p2(xnE()2pn；E(ab)aE()b，D(ab)a2D()；二項(xiàng)分布：B(n，p)，則P(k)Cpk(1p)nk，E()np，D()np(1p)正態(tài)分布(1)若X服從參數(shù)為和2的正態(tài)分布，則可表示為XN(，2)(2)N(，2)的分布密度曲線關(guān)于直線x對稱，該曲線與x軸所圍成的圖形的面積為1.(3)當(dāng)XN(，2)時(shí)，0.683P(X)，0.954P(2X2)，0.997P(3X3)以上三個(gè)概率值具有重要的應(yīng)用，要熟記，不可混用必備方法1在解含有相互獨(dú)立事件的概率題時(shí)，首先把所求的隨機(jī)事件分拆成若干個(gè)互斥事件的和，其次將分拆后的每個(gè)事件分拆為若干個(gè)相互獨(dú)立事件的乘積，這兩個(gè)事情做好了，問題的思路就清晰了，接下來就是按照相關(guān)的概率值進(jìn)行計(jì)算的問題了，如果某些相互獨(dú)立事件符合獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)概型，就把這部分歸結(jié)為用獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)概型，用獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)概型的概率計(jì)算公式解答2相當(dāng)一類概率應(yīng)用題都是由擲硬幣、擲骰子、摸球等概率模型賦予實(shí)際背景后得出來的，我們在解題時(shí)就要把實(shí)際問題再還原為我們常見的一些概率模型，這就要根據(jù)問題的具體情況去分析，對照常見的概率模型，把不影響問題本質(zhì)的因素去除，抓住問題的本質(zhì)3求解一般的隨機(jī)變量的期望和方差的基本方法是：先根據(jù)隨機(jī)變量的意義，確定隨機(jī)變量可以取哪些值，然后根據(jù)隨機(jī)變量取這些值的意義求出取這些值的概率，列出分布列，根據(jù)數(shù)學(xué)期望和方差的公式計(jì)算互斥事件、相互獨(dú)立事件的概率在求隨機(jī)變量的分布列、期望、方差往往起工具性作用，試題多來源于生活，考查閱讀理解能力及對概率知識(shí)的應(yīng)用能力【例1】 (2012陜西)某銀行柜臺(tái)設(shè)有一個(gè)服務(wù)窗口，假設(shè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間互相獨(dú)立，且都是整數(shù)分鐘，對以往顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間/分12345頻率0.10.1從第一個(gè)顧客開始辦理業(yè)務(wù)時(shí)計(jì)時(shí)(1)估計(jì)第三個(gè)顧客恰好等待4分鐘開始辦理業(yè)務(wù)的概率；(2)X表示至第2分鐘末已辦理完業(yè)務(wù)的顧客人數(shù)，求X的分布列及數(shù)學(xué)期望審題視點(diǎn) 聽課記錄審題視點(diǎn) (1)第三個(gè)顧客恰好等待4分鐘的情況有三種可能：第一個(gè)顧客需1分鐘，第二個(gè)顧客需3分鐘；第一個(gè)顧客需3分鐘，第二個(gè)顧客需1分鐘；兩個(gè)顧客都需要2分鐘(2)找出第2分鐘末已辦理完業(yè)務(wù)的顧客人數(shù)X的所有可能取值，其取值分別為0,1,2；求出分布列，得出期望，本問最難的是分布列的求解解設(shè)Y表示顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間，用頻率估計(jì)概率，得Y的分布列如下：Y12345P0.10.1(1)A表示事件“第三個(gè)顧客恰好等待4分鐘開始辦理業(yè)務(wù)”，則事件A對應(yīng)三種情形：第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為1分鐘，且第二個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為3分鐘；第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為3分鐘，且第二個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為1分鐘；第一個(gè)和第二個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間均為2分鐘所以P(A)P(Y1)P(Y3)P(Y3)P(Y1)P(Y2)P(Y2)0.22.(2)法一X所有可能的取值為0,1,2.X0對應(yīng)第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間超過2分鐘，所以P(X0)P(Y2)0.5；X1對應(yīng)第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為1分鐘且第二個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間超過1分鐘，或第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間為2分鐘，所以P(X1)P(Y1)P(Y1)P(Y2)0.49；X2對應(yīng)兩個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間均為1分鐘，所以P(X2)P(Y1)P(Y1)1；所以X的分布列為X012P0.50.490.01E(X)00.510.4920.010.51.法二X的所有可能取值為0,1,2.X0對應(yīng)第一個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間超過2分鐘，所以P(X0)P(Y2)0.5；X2對應(yīng)兩個(gè)顧客辦理業(yè)務(wù)所需的時(shí)間均為1分鐘，所以P(X2)P(Y1)P(Y1)1；P(X1)1P(X0)P(X2)0.49；所以X的分布列為X012P0.50.490.01E(X)00.510.4920.010.51. 在概率的計(jì)算中，一般是根據(jù)隨機(jī)事件的含義，把隨機(jī)事件分成幾個(gè)互斥事件的和，每個(gè)小的事件再分為幾個(gè)相互獨(dú)立事件的乘積，然后根據(jù)相應(yīng)的概率公式進(jìn)行計(jì)算【突破訓(xùn)練1】 甲、乙二人進(jìn)行一次圍棋比賽，約定先勝3局者獲得這次比賽的勝利，比賽結(jié)束假設(shè)在一局中，甲獲勝的概率為0.6，乙獲勝的概率為0.4，各局比賽結(jié)果相互獨(dú)立已知前2局中，甲、乙各勝1局(1)求再賽2局結(jié)束這次比賽的概率；(2)求甲獲得這次比賽勝利的概率解記Ai表示事件：第i局甲獲勝，i3,4,5，Bj表示事件：第j局乙獲勝，j3,4.(1)記A表示事件：再賽2局結(jié)束比賽AA3A4B3B4.由于各局比賽結(jié)果相互獨(dú)立，故P(A)P(A3A4B3B4)P(A3A4)P(B3B4)P(A3)P(A4)P(B3)P(B4)0.40.52.來源:Z&xx&k.Com(2)記B表示事件：甲獲得這次比賽的勝利因前2局中，甲、乙各勝1局，故甲獲得這次比賽的勝利當(dāng)且僅當(dāng)在后面的比賽中，甲先勝2局，從而BA3A4B3A4A5A3B4A5，由于各局比賽結(jié)果相互獨(dú)立，故P(B)P(A3A4)P(B3A4A5)P(A3B4A5)P(A3)P(A4)P(B3)P(A4)P(A5)P(A3)P(B4)P(A5)48.以實(shí)際生活或生產(chǎn)為背景來考查二項(xiàng)分布是高考的“永久”熱點(diǎn)，難點(diǎn)是透過問題的實(shí)際背景發(fā)現(xiàn)n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ图岸?xiàng)分布，準(zhǔn)確把握獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)的特點(diǎn)是解答二項(xiàng)分布問題的關(guān)鍵【例2】 (2012天津)現(xiàn)有4個(gè)人去參加某娛樂活動(dòng)，該活動(dòng)有甲、乙兩個(gè)游戲可供參加者選擇為增加趣味性，約定：每個(gè)人通過擲一枚質(zhì)地均勻的骰子決定自己去參加哪個(gè)游戲，擲出點(diǎn)數(shù)為1或2的人去參加甲游戲，擲出點(diǎn)數(shù)大于2的人去參加乙游戲(1)求這4個(gè)人中恰有2人去參加甲游戲的概率；(2)求這4個(gè)人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參加乙游戲的人數(shù)的概率；(3)用X，Y分別表示這4個(gè)人中去參加甲、乙游戲的人數(shù)，記|XY|.求隨機(jī)變量的分布列與數(shù)學(xué)期望E()審題視點(diǎn) 聽課記錄審題視點(diǎn) (1)利用二項(xiàng)分布的概率公式求解；(2)利用二項(xiàng)分布和互斥事件的概率公式求解；(3)建立概率分布表，利用期望的定義式求解數(shù)學(xué)期望解依題意，這4個(gè)人中，每個(gè)人去參加甲游戲的概率為，去參加乙游戲的概率為.設(shè)“這4個(gè)人中恰有i人去參加甲游戲”為事件Ai(i0,1,2,3,4)，則P(Ai)Ci4i.(1)這4個(gè)人中恰有2人去參加甲游戲的概率P(A2)C22.(2)設(shè)“這4個(gè)人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參加乙游戲的人數(shù)”為事件B，則BA3A4.由于A3與A4互斥，故P(B)P(A3)P(A4)C3C4.所以，這4個(gè)人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參加乙游戲的人數(shù)的概率為.(3)的所有可能取值為0,2,4.由于A1與A3互斥，A0與A4互斥，故P(0)P(A2)，P(2)P(A1)P(A3)，P(4)P(A0)P(A4).所以的分布列是024P的期望E()024. (1)判斷一個(gè)隨機(jī)變量是否服從二項(xiàng)分布，要看兩點(diǎn)：是否為n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)；隨機(jī)變量是否為在這n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中某事件發(fā)生的次數(shù)(2)在n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中，恰好發(fā)生k次的概率P(Xk)Cpk(1p)nk，k0,1,2，n.【突破訓(xùn)練2】 某公司擬資助三位大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)，現(xiàn)聘請兩位專家，獨(dú)立地對每位大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)方案進(jìn)行評審假設(shè)評審結(jié)果為“支持”或“不支持”的概率都是.若某人獲得兩個(gè)“支持”，則給予10萬元的創(chuàng)業(yè)資助；若只獲得一個(gè)“支持”給予5萬元的資助；若未能獲得“支持”，則不予資助，求：(1)該公司的資助總額為零的概率；(2)該公司的資助總額超過15萬元的概率解(1)設(shè)A表示“資助總額為零”這個(gè)事件，則P(A)6.(2)設(shè)B表示“資助總額超過15萬元”這個(gè)事件，則P(B)156666.與方差以考生比較熟悉的實(shí)際應(yīng)用問題為背景，綜合排列組合、概率公式、互斥事件、獨(dú)立事件及獨(dú)立重復(fù)事件等基礎(chǔ)知識(shí)，考查對隨機(jī)變量的識(shí)別及概率計(jì)算的能力【例3】 (2012新課標(biāo)全國)某花店每天以每枝5元的價(jià)格從農(nóng)場購進(jìn)若干枝玫瑰花，然后以每枝10元的價(jià)格出售如果當(dāng)天賣不完，剩下的玫瑰花作垃圾處理(1)若花店一天購進(jìn)16枝玫瑰花，求當(dāng)天的利潤y(單位：元)關(guān)于當(dāng)天需求量n(單位：枝，nN)的函數(shù)解析式；(2)花店記錄了100天玫瑰花的日需求量(單位：枝)，整理得下表：日需求量n14151617181920頻數(shù)10201616151310以100天記錄的各需求量的頻率作為各需求量發(fā)生的概率()若花店一天購進(jìn)16枝玫瑰花，X表示當(dāng)天的利潤(單位：元)，求X的分布列、數(shù)學(xué)期望及方差；()若花店計(jì)劃一天購進(jìn)16枝或17枝玫瑰花，你認(rèn)為應(yīng)購進(jìn)16枝還是17枝？請說明理由審題視點(diǎn) 聽課記錄審題視點(diǎn) (1)根據(jù)日需求量分類求出函數(shù)解析式；(2)()根據(jù)當(dāng)天的需求量，寫出相應(yīng)的利潤，列出分布列，求出數(shù)學(xué)期望和方差()比較兩種情況的方差或數(shù)學(xué)期望即可解(1)當(dāng)日需求量n16時(shí)，利潤y80.當(dāng)日需求量n16時(shí)，利潤y10n80.所以y關(guān)于n的函數(shù)解析式為y(nN)(2)()X可能的取值為60,70,80，并且P(X60)0.1，P(X70)0.2，P(X80)0.7.X的分布列為X607080PX的數(shù)學(xué)期望為E(X)600.1700.2800.776.X的方差為D(X)(6076)20.1(7076)20.2(8076)20.744.()答案一：花店一天應(yīng)購進(jìn)16枝玫瑰花理由如下：若花店一天購進(jìn)17枝玫瑰花，Y表示當(dāng)天的利潤(單位：元)，那么Y的分布列為Y55657585P60.54Y的數(shù)學(xué)期望為E(Y)550.1650.2750.16850.5476.4.Y的方差為D(Y)(5576.4)20.1(6576.4)20.2(7576.4)20.16(8576.4)20.54112.04.由以上的計(jì)算結(jié)果可以看出，D(X)D(Y)，即購進(jìn)16枝玫瑰花時(shí)利潤波動(dòng)相對較小另外，雖然E(X)E(Y)，但兩者相差不大故花店一天應(yīng)購進(jìn)16枝玫瑰花答案二：花店一天應(yīng)購進(jìn)17枝玫瑰花理由如下：若花店一天購進(jìn)17枝玫瑰花，Y表示當(dāng)天的利潤(單位：元)，那么Y的分布列為Y55657585P60.54Y的數(shù)學(xué)期望為E(Y)550.1650.2750.16850.5476.4.由以上的計(jì)算結(jié)果可以看出，E(X)E(Y)，即購進(jìn)17枝玫瑰花時(shí)的平均利潤大于購進(jìn)16枝時(shí)的平均利潤故花店一天應(yīng)購進(jìn)17枝玫瑰花 (1)求離散型隨機(jī)變量分布列的關(guān)鍵是正確理解隨機(jī)變量取每一個(gè)值所表示的具體事件，然后綜合應(yīng)用各類求概率公式求概率(2)求隨機(jī)變量期望與方差的關(guān)鍵是正確求出隨機(jī)變量的分布列若隨機(jī)變量服從二項(xiàng)分布，則可直接使用公式法求解【突破訓(xùn)練3】 根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)資料，某地車主購買甲種保險(xiǎn)的概率為0.5，購買乙種保險(xiǎn)但不購買甲種保險(xiǎn)的概率為0.3.設(shè)各車主購買保險(xiǎn)相互獨(dú)立(1)求該地1位車主至少購買甲、乙兩種保險(xiǎn)中的1種的概率；(2)X表示該地的100位車主中，甲、乙兩種保險(xiǎn)都不購買的車主數(shù)求X的期望解記A表示事件：該地的1位車主購買甲種保險(xiǎn)；B表示事件：該地的1位車主購買乙種保險(xiǎn)但不購買甲種保險(xiǎn)；C表示事件：該地的1位車主至少購買甲、乙兩種保險(xiǎn)中的1種；D表示事件：該地的1位車主甲、乙兩種保險(xiǎn)都不購買(1)P(A)0.5，P(B)0.3，CAB，P(C)P(AB)P(A)P(B)0.8.(2)D，P(D)1P(C)10.80.2，XB(100,0.2)，即X服從二項(xiàng)分布，所以期望E(X)1000.220.來源:Zxxk.Com二項(xiàng)展開式的通項(xiàng)與二項(xiàng)分布的概率公式的“巧合”一般地，由n次試驗(yàn)構(gòu)成，且每次試驗(yàn)相互獨(dú)立完成，每次試驗(yàn)的結(jié)果僅有兩種對立的狀態(tài)，即A與，每次試驗(yàn)中P(A)p0.我們將這樣的試驗(yàn)稱為n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)，也稱為伯努利試驗(yàn)在n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中，每次試驗(yàn)事件A發(fā)生的概率均為p(0p1)，即P(A)p，P()1pq.由于試驗(yàn)的獨(dú)立性，n次試驗(yàn)中，事件A在某指定的k次發(fā)生，而在其余nk次不發(fā)生的概率為pkqnk.而在n次試驗(yàn)中，事件A恰好發(fā)生k(0kn)次的概率為Pn(k)Cpkqnk，k0,1,2，n.它恰好是(qp)n的二項(xiàng)展開式中的第k1項(xiàng)【示例】 (2012四川)某居民小區(qū)有兩個(gè)相互獨(dú)立的安全防范系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))A和B，系統(tǒng)A