2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 計(jì)數(shù)原理與概率 第60講 離散型隨機(jī)變量及其分布列學(xué)案
《2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 計(jì)數(shù)原理與概率 第60講 離散型隨機(jī)變量及其分布列學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 計(jì)數(shù)原理與概率 第60講 離散型隨機(jī)變量及其分布列學(xué)案(15頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 第60講 離散型隨機(jī)變量及其分布列 考綱要求 考情分析 命題趨勢(shì) 1.理解取有限個(gè)值的離散型隨機(jī)變量及其分布列的概念,了解分布列對(duì)于刻畫隨機(jī)現(xiàn)象的重要性. 2.理解超幾何分布及其導(dǎo)出過(guò)程,并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用. 2016·全國(guó)卷Ⅰ,19 2015·重慶卷,17 2015·四川卷,17 利用排列、組合知識(shí)求解離散型隨機(jī)變量的分布列,運(yùn)用概率知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題. 分值:5分 1.隨機(jī)變量 隨著試驗(yàn)結(jié)果變化__而變化__的變量,常用字母X,Y,ξ,η,…表示. 2.離散型隨機(jī)變量 所有取值可以__一一列出__的隨機(jī)變量. 3.離散型隨機(jī)變量分布列的概率 若
2、離散型隨機(jī)變量X可能取的不同值為x1,x2,…,xi,…,xn,X取每一個(gè)值xi(i=1,2,…,n)的概率P(X=xi)=pi,則表 X x1 x2 … xi … xn P p1 p2 … pi … pn 稱為離散型隨機(jī)變量X的概率分布列,簡(jiǎn)稱為X的分布列,有時(shí)也用等式__P(X=xi)=pi,i=1,2,…,n__表示X的分布列. 4.離散型概率分布列的性質(zhì) (1)__pi≥0(i=1,2,…,n)__; (2)i=1. 5.兩點(diǎn)分布 若隨機(jī)變量X服從兩點(diǎn)分布,則其分布列為 X 0 1 P __1-p__ p 其中p=__P(X=1)_
3、_稱為成功概率. 6.超幾何分布 在含有M件次品的N件產(chǎn)品中,任取n件,其中恰有X件次品,則事件{X=k}發(fā)生的概率為:P(X=k)=____(k=0,1,2,…,m),其中m=__min{M,n}__,且n≤N,M≤N,n,M,N∈N*,如果隨機(jī)變量X的分布列具有下表形式. X 0 1 … m P ____ ____ … ____ 則稱隨機(jī)變量X服從超幾何分布. 1.思維辨析(在括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”). (1)隨機(jī)試驗(yàn)所有可能的結(jié)果是明確的,并且不止一個(gè).( √ ) (2)離散型隨機(jī)變量的所有取值有時(shí)無(wú)法一一列出.( × ) (3)離散型隨機(jī)變量的分布
4、列中pi>0(i=1,2,…,n).( × ) (4)離散型隨機(jī)變量在某一范圍內(nèi)取值的概率等于它取這個(gè)范圍內(nèi)各個(gè)值的概率之和.( √ ) 解析 (1)正確.根據(jù)隨機(jī)試驗(yàn)的條件可知正確. (2)錯(cuò)誤.離散型隨機(jī)變量的所有取值可以一一列出. (3)錯(cuò)誤.離散型隨機(jī)變量的分布列中pi≥0(i=1,2,3,…,n). (4)正確.由離散型隨機(jī)變量的分布列的性質(zhì)可知該命題正確. 2.投擲甲、乙兩顆骰子,所得點(diǎn)數(shù)之和為X,那么X=4表示的事件是( C ) A.一顆是3點(diǎn),一顆是1點(diǎn) B.兩顆都是2點(diǎn) C.甲是3點(diǎn),乙是1點(diǎn)或甲是1點(diǎn),乙是3點(diǎn)或兩顆都是2點(diǎn) D.以上答案都不對(duì) 解析
5、甲是3點(diǎn),乙是1點(diǎn)與甲是1點(diǎn),乙是3點(diǎn)是試驗(yàn)的兩個(gè)不同結(jié)果,故選C. 3.設(shè)隨機(jī)變量X的分布列如下. X 1 2 3 4 5 P p 則p=( C ) A. B. C. D. 解析 由++++p=1,得p=. 4.用X表示投擲一枚均勻的骰子獲得的點(diǎn)數(shù),且X的分布列為P(X=i)=(i=1,2,…,6),則擲出的點(diǎn)數(shù)是偶數(shù)的概率為_(kāi)___. 解析 概率P=P(X=2)+P(X=4)+P(X=6)=++=. 5.10件產(chǎn)品中有7件正品,3件次品,從中任取4件,則恰好取到1件次品的概率是____. 解析 從10件產(chǎn)品中任取4件共有C=210種
6、不同的取法,因?yàn)?0件產(chǎn)品中有7件正品、3件次品,所以從中任取4件恰好取到1件次品共有CC=105種不同的取法,故所求的概率為P==. 一 離散型隨機(jī)變量的分布列及性質(zhì) (1)利用分布列中各概率之和為1可求參數(shù)的值,此時(shí)要注意檢驗(yàn),以保證每個(gè)概率值均為非負(fù)數(shù). (2)求隨機(jī)變量在某個(gè)范圍內(nèi)的概率時(shí),根據(jù)分布列,將所求范圍內(nèi)各隨機(jī)變量對(duì)應(yīng)的概率相加即可,其依據(jù)是互斥事件的概率加法公式. 【例1】 設(shè)隨機(jī)變量X的分布列為P=ak(k=1,2,3,4,5). (1)求a;(2)求P;(3)求P. 解析 (1)由分布列的性質(zhì), 得P+P+P+P+P(X=1)=a+2a+3a+
7、4a+5a=1, 所以a=. (2)P=P+P+P(X=1)= 3×+4×+5×=. (3)P=P+P+P=++==. 二 離散型隨機(jī)變量分布列的求法 求離散型隨機(jī)變量X的分布列的步驟 ①理解X的意義,寫出X可能取的全部值;②求X取每個(gè)值的概率;③寫出X的分布列. 注:求離散型隨機(jī)變量的分布列的關(guān)鍵是求隨機(jī)變量所取值對(duì)應(yīng)的概率,在求解時(shí),要注意應(yīng)用計(jì)數(shù)原理、古典概型等知識(shí). 【例2】 端午節(jié)包粽子是我國(guó)的傳統(tǒng)習(xí)俗.設(shè)一盤中裝有10個(gè)粽子,其中豆沙粽2個(gè),肉粽3個(gè),白粽5個(gè),這三種粽子的外觀完全相同.從中任意選取3個(gè). (1)求三種粽子各取到1個(gè)的概率; (2)設(shè)X表示
8、取到的豆沙粽的個(gè)數(shù),求X的分布列. 解析 (1)令A(yù)表示事件“三種粽子各取到1個(gè)”, 則由古典概型的概率計(jì)算公式有P(A)==. (2)X能取到的所有可能值為0,1,2,且 P(X=0)==,P(X=1)==, P(X=2)==. 綜上知,X的分布列為 X 0 1 2 P 【例3】 某商店試銷某種商品20天,獲得如下數(shù)據(jù). 日銷售量/件 0 1 2 3 頻數(shù) 1 5 9 5 試銷結(jié)束后(假設(shè)該商品的日銷售量的分布規(guī)律不變),設(shè)某天開(kāi)始營(yíng)業(yè)時(shí)有該商品3件,當(dāng)天營(yíng)業(yè)結(jié)束后檢查存貨,若發(fā)現(xiàn)存量少于2件,則當(dāng)天進(jìn)貨補(bǔ)充至3件,否則不進(jìn)貨,將頻率
9、視為概率. (1)求當(dāng)天商店不進(jìn)貨的概率; (2)記X為第二天開(kāi)始營(yíng)業(yè)時(shí)該商品的件數(shù),求X的分布列. 解析 (1)P(當(dāng)天商店不進(jìn)貨)=P(當(dāng)天商品銷售量為0件)+P(當(dāng)天商品銷售量為1件)=+=. (2)由題意知,X的可能取值為2,3.P(X=2)=P(當(dāng)天商品銷售量為1件)==; P(X=3)=P(當(dāng)天商品銷售量為0件)+P(當(dāng)天商品銷售量為2件)+P(當(dāng)天商品銷售量為3件)=++=. 所以X的分布列為 X 2 3 P 【例4】 甲乙兩人進(jìn)行圍棋比賽,約定先連勝兩局者直接贏得比賽,若賽完5局仍未出現(xiàn)連勝,則判定獲勝局?jǐn)?shù)多者贏得比賽.假設(shè)每局甲獲勝的概率為,乙獲
10、勝的概率為,各局比賽結(jié)果相互獨(dú)立. (1)求甲在4局以內(nèi)(含4局)贏得比賽的概率; (2)記X為比賽決出勝負(fù)時(shí)的總局?jǐn)?shù),求X的分布列. 解析 用A表示“甲在4局以內(nèi)(含4局)贏得比賽”,Ak表示“第k局甲獲勝”,Bk表示“第k局乙獲勝”. 則P(Ak)=,P(Bk)=,k=1,2,3,4,5. (1)P(A)=P(A1A2)+P(B1A2A3)+P(A1B2A3A4) =P(A1)P(A2)+P(B1)P(A2)P(A3)+P(A1)P(B2)P(A3)P(A4) =2+×2+××2=. (2)X的可能取值為2,3,4,5. P(X=2)=P(A1A2)+P(B1B2)=P(
11、A1)P(A2)+P(B1)P(B2)=, P(X=3)=P(B1A2A3)+P(A1B2B3) =P(B1)P(A2)P(A3)+P(A1)P(B2)P(B3)=, P(X=4)=P(A1B2A3A4)+P(B1A2B3B4) =P(A1)P(B2)P(A3)P(A4)+P(B1)P(A2)P(B3)P(B4)=, P(X=5)=1-P(X=2)-P(X=3)-P(X=4)=. 故X的分布列為 X 2 3 4 5 P 三 超幾何分布 超幾何分布描述的是不放回抽樣問(wèn)題,隨機(jī)變量為抽到的某類個(gè)體的個(gè)數(shù),超幾何分布的特征是:①考察對(duì)象分兩類;②已知各
12、類對(duì)象的個(gè)數(shù);③從中抽取若干個(gè)個(gè)體,考查某類個(gè)體數(shù)X的分布列.超幾何分布主要用于抽檢產(chǎn)品、摸不同類別的小球等概率模型,其實(shí)質(zhì)是古典概型. 【例5】 一袋中裝有10個(gè)大小相同的黑球和白球,已知從袋中任意摸出2個(gè)球,至少得到1個(gè)白球的概率是. (1)求白球的個(gè)數(shù); (2)從袋中任意摸出3個(gè)球,記得到白球的個(gè)數(shù)為X,求隨機(jī)變量X的分布列. 解析 (1)記“從袋中任意摸出2個(gè)球,至少得到1個(gè)白球”為事件A,設(shè)袋中白球的個(gè)數(shù)為x, 則P(A)=1-=,解得x=5.故白球有5個(gè). (2)X服從超幾何分布. P(X=k)=,k=0,1,2,3. 于是可得其分布列為 X 0 1 2
13、3 P 1.設(shè)離散型隨機(jī)變量X的分布列為 X 0 1 2 3 4 P 0.2 0.1 0.1 0.3 m 求:(1)2X+1的分布列; (2)|X-1|的分布列. 解析 由分布列的性質(zhì)知:0.2+0.1+0.1+0.3+m=1,得m=0.3.首先列表為 X 0 1 2 3 4 2X+1 1 3 5 7 9 |X-1| 1 0 1 2 3 從而由上表得兩個(gè)分布列為: (1)2X+1的分布列 2X+1 1 3 5 7 9 P 0.2 0.1 0.1 0.3 0.3 (2)|X-1
14、|的分布列 |X-1| 0 1 2 3 P 0.1 0.3 0.3 0.3 2.4支圓珠筆標(biāo)價(jià)分別為10元、20元、30元、40元. (1)從中任取一支,求其標(biāo)價(jià)X的分布列; (2)從中任取兩支,若以Y表示取到的圓珠筆的最高標(biāo)價(jià),求Y的分布列. 解析 (1)X的可能取值分別為10,20,30,40,且取得任一支的概率相等,故X的分布列為 X 10 20 30 40 P (2)根據(jù)題意,Y的可能取值為20,30,40, 且P(Y=20)==, P(Y=30)==,P(Y=40)==. 所以Y的分布列為 Y 20 30 40
15、 P 3.(2018·湖南益陽(yáng)測(cè)試)已知2件次品和3件正品混放在一起,現(xiàn)需要通過(guò)檢測(cè)將其區(qū)分,每次隨機(jī)檢測(cè)一件產(chǎn)品,檢測(cè)后不放回,直到檢測(cè)出2件次品或者檢測(cè)出3件正品時(shí)檢測(cè)結(jié)束. (1)求第一次檢測(cè)出的是次品且第二次檢測(cè)出的是正品的概率; (2)已知每檢測(cè)一件產(chǎn)品需要費(fèi)用100元,設(shè)X表示直到檢測(cè)出2件次品或者檢測(cè)出3件正品時(shí)所需要的檢測(cè)費(fèi)用(單位:元),求X的分布列. 解析 (1)記“第一次檢測(cè)出的是次品且第二次檢測(cè)出的是正品”為事件A.P(A)==. (2)X的可能取值為200,300,400. P(X=200)==,P(X=300)==, P(X=400)=1-
16、P(X=200)-P(X=300)=1--=. 故X的分布列為 X 200 300 400 P 4.在10件產(chǎn)品中,有3件一等品,4件二等品,3件三等品,從這10件產(chǎn)品中任取3件,求: (1)取出的3件產(chǎn)品中一等品件數(shù)X的分布列; (2)取出的3件產(chǎn)品中一等品件數(shù)多于二等品件數(shù)的概率. 解析 (1)由于從10件產(chǎn)品中任取3件的結(jié)果數(shù)為C,從10件產(chǎn)品中任取3件,其中恰有k件一等品的結(jié)果數(shù)為CC,那么從10件產(chǎn)品中任取3件,其中恰有k件一等品的概率為P(X=k)=,k=0,1,2,3. 所以隨機(jī)變量X的分布列為 X 0 1 2 3 P
17、 (2)設(shè)“取出的3件產(chǎn)品中一等品件數(shù)多于二等品件數(shù)”為事件A,“恰好取出1件一等品和2件三等品”為事件A1,“恰好取出2件一等品”為事件A2,“恰好取出3件一等品”為事件A3. 由于事件A1,A2,A3彼此互斥,且A=A1∪A2∪A3, 而P(A1)==, P(A2)=P(X=2)=, P(A3)=P(X=3)=. ∴取出的3件產(chǎn)品中一等品件數(shù)多于二等品件數(shù)的概率為 P(A)=P(A1)+P(A2)+P(A3)=++=. 易錯(cuò)點(diǎn) 隨機(jī)變量取值不全 錯(cuò)因分析:弄清隨機(jī)變量的取值,正確應(yīng)用概率公式是關(guān)鍵.有時(shí)雖然弄清了隨機(jī)變量的所有取值,但對(duì)某個(gè)取值考慮不全面.避免這種
18、錯(cuò)誤發(fā)生的有效方法是驗(yàn)證隨機(jī)變量的概率和是否為1. 【例1】 盒子中有大小相同的球10個(gè),其中標(biāo)號(hào)為1的球3個(gè),標(biāo)號(hào)為2的球4個(gè),標(biāo)號(hào)為5的球3個(gè).第一次從盒子中任取1個(gè)球,放回后第二次再任取1個(gè)球(假設(shè)取到每個(gè)球的可能性都相同),記第一次與第二次取得球的標(biāo)號(hào)之和為ξ,求隨機(jī)變量ξ的可能取值及其分布列. 解析 由題意可得,隨機(jī)變量ξ的可能取值是2,3,4,6,7,10. P(ξ=2)=0.3×0.3=0.09, P(ξ=3)=C×0.3×0.4=0.24, P(ξ=4)=0.4×0.4=0.16, P(ξ=6)=C×0.3×0.3=0.18, P(ξ=7)=C×0.4×0.3=0
19、.24, P(ξ=10)=0.3×0.3=0.09. 故隨機(jī)變量ξ的分布列為 ξ 2 3 4 6 7 10 P 0.09 0.24 0.16 0.18 0.24 0.09 【跟蹤訓(xùn)練1】 (2016·全國(guó)卷Ⅰ)某公司計(jì)劃購(gòu)買2臺(tái)機(jī)器,該種機(jī)器使用三年后即被淘汰.機(jī)器有一易損零件,在購(gòu)進(jìn)機(jī)器時(shí),可以額外購(gòu)買這種零件作為備件,每個(gè)200元,在機(jī)器使用期間,如果備件不足再購(gòu)買,則每個(gè)500元.現(xiàn)需決策在購(gòu)買機(jī)器時(shí)應(yīng)同時(shí)購(gòu)買幾個(gè)易損零件,為此搜集并整理了100臺(tái)這種機(jī)器在三年使用期內(nèi)更換的易損零件數(shù),得下面柱狀圖. 以這100臺(tái)機(jī)器更換的易損零件數(shù)的頻率代替1臺(tái)
20、機(jī)器更換的易損零件數(shù)發(fā)生的概率,記X表示2臺(tái)機(jī)器三年內(nèi)共需更換的易損零件數(shù),n表示購(gòu)買2臺(tái)機(jī)器的同時(shí)購(gòu)買的易損零件數(shù). (1)求X的分布列; (2)若要求P(X≤n)≥0.5,確定n的最小值; (3)以購(gòu)買易損零件所需費(fèi)用的期望值為決策依據(jù),在n=19與n=20之中選其一,應(yīng)選用哪個(gè)? 解析 (1)由柱狀圖并以頻率代替概率可得,一臺(tái)機(jī)器在三年內(nèi)需更換的易損零件數(shù)為8,9,10,11的概率分別為0.2,0.4,0.2,0.2.從而 P(X=16)=0.2×0.2=0.04; P(X=17)=2×0.2×0.4=0.16; P(X=18)=2×0.2×0.2+0.4×0.4=0.24
21、; P(X=19)=2×0.2×0.2+2×0.4×0.2=0.24; P(X=20)=2×0.2×0.4+0.2×0.2=0.2; P(X=21)=2×0.2×0.2=0.08; P(X=22)=0.2×0.2=0.04. 所以X的分布列為 X 16 17 18 19 20 21 22 P 0.04 0.16 0.24 0.24 0.2 0.08 0.04 (2)由(1)知P(X≤18)=0.44,P(X≤19)=0.68,故n的最小值為19. (3)記Y表示2臺(tái)機(jī)器在購(gòu)買易損零件上所需的費(fèi)用(單位:元). 當(dāng)n=19時(shí), E(Y)=19×2
22、00×0.68+(19×200+500)×0.2+(19×200+2×500)×0.08+(19×200+3×500)×0.04=4 040. 當(dāng)n=20時(shí), E(Y)=20×200×0.88+(20×200+500)×0.08+(20×200+2×500)×0.04=4 080. 可知當(dāng)n=19時(shí)所需費(fèi)用的期望值小于n=20時(shí)所需費(fèi)用的期望值,故應(yīng)選n=19. 課時(shí)達(dá)標(biāo) 第60講 [解密考綱]離散型隨機(jī)變量及其分布列在高考中一般與排列、組合及古典概型、幾何概型、二項(xiàng)分布及超幾何分布相結(jié)合,以實(shí)際問(wèn)題為背景呈現(xiàn)在三種題型中,難度中等或較大. 一、選擇題 1.設(shè)某項(xiàng)試驗(yàn)的成功率是失
23、敗率的2倍,用隨機(jī)變量X去描述1次試驗(yàn)的成功次數(shù),則P(X=0)=( C ) A.0 B. C. D. 解析 設(shè)X的分布列為: X 0 1 P p 2p 即“X=0”表示試驗(yàn)失敗,“X=1”表示試驗(yàn)成功,設(shè)失敗率為p,則成功率為2p,∴由p+2p=1,得p=,故選C. 2.一只袋內(nèi)裝有m個(gè)白球,n-m個(gè)黑球,連續(xù)不放回地從袋中取球,直到取出黑球?yàn)橹?,設(shè)此時(shí)取出了X個(gè)白球,下列概率等于的是( D ) A.P(X=3) B.P(X≥2) C.P(X≤3) D.P(X=2) 解析 由超幾何分布知P(X=2)=. 3.設(shè)X是一個(gè)離散型隨機(jī)變量,其分布列
24、為 X -1 0 1 P 2-3q q2 則q=( C ) A.1 B.± C.- D.+ 解析 由分布列的性質(zhì)知∴q=-. 4.隨機(jī)變量X的概率分布為P(X=n)=(n=1,2,3,4),其中a是常數(shù),則P=( D ) A. B. C. D. 解析 ∵P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)+P(X=4)=+++=1,∴a=,∴P=P(X=1)+P(X=2)=×+×=. 5.若隨機(jī)變量X的分布列為 X -2 -1 0 1 2 3 P 0.1 0.2 0.2 0.3 0.1 0.1 則當(dāng)P(X
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