鲁京津琼专用2020版高考数学大一轮复习第十二章概率随机变量及其分布12.3离散型随机变量的分布列及均值方差课件

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1、12.3 离散型随机变量的分布列及均值、方差,第十二章 概率、随机变量及其分布,ZUIXINKAOGANG,最新考纲,1.在对具体问题的分析中，理解取有限值的离散型随机变量及其分布列的概念，认识分布列对于刻画随机现象的重要性. 2.通过实例(如彩票抽奖)，理解超几何分布及其导出过程，并能进行简单的应用. 3.通过实例，理解取有限值的离散型随机变量的均值、方差的概念.能计算简单离散型随机变量的均值、方差，并能解决一些实际问题.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,基础知识 自主学习,题型分类 深度剖析,课时作业,1,基础知识 自主学习,PART ONE,(1)随着试验结果变化而_叫做随机变量.

2、所有取值可以_的随机变量叫做离散型随机变量. (2)一般地，若离散型随机变量X可能取的不同值为x1，x2，xi，xn，X取每一个值xi(i1,2，n)的概率P(Xxi)pi，则称表 为离散型随机变量X的_，简称为X的分布列，具有如下性质：,1.离散型随机变量的分布列,知识梳理,ZHISHISHULI,变化的变量,一 一列出,概率分布列,_. 离散型随机变量在某一范围内取值的概率等于它取这个范围内各个值的_ _.,2.两点分布 如果随机变量X的分布列为 其中0p1，则称离散型随机变量X服从_. 其中pP(X1)称为成功概率.,_；,pi0，i1,2，n,概率,之和,两点分布,3.离散型随机变量的

3、均值与方差 一般地，若离散型随机变量X的分布列为 (1)均值 称E(X)_为随机变量X的均值或_.它反映了离散型随机变量取值的_.,x1p1x2p2xipixnpn,数学期望,平均水平,(2)方差 称D(X)_为随机变量X的方差，它刻画了随机变量X与其均值E(X)的_，并称其算术平方根 为随机变量X的_.,平均偏离程度,标准差,4.均值与方差的性质 (1)E(aXb)_. (2)D(aXb)_.(a，b为常数),aE(X)b,a2D(X),5.超几何分布 一般地，设有N件产品，其中有M(MN)件次品.从中任取n(nN)件产品，用X表示取出的n件产品中次品的件数，那么,其中mminM，n，且nN

4、，MN，n，M，NN*. 如果一个随机变量X的分布列具有上表的形式，则称随机变量X服从超几何分布.,P(Xk) _(k0,1,2，m)，即,1.离散型随机变量X的每一个可能取值为实数，其实质代表的是什么？,提示 代表的是“事件”，即事件是用一个反映结果的实数表示的.,【概念方法微思考】,2.如何判断所求离散型随机变量的分布列是否正确？,提示 可用pi0，i1,2，n及p1p2pn1检验.,3.随机变量的均值、方差与样本均值、方差的关系是怎样的？,提示 随机变量的均值、方差是一个常数，样本均值、方差是一个随机变量，随观测次数的增加或样本容量的增加，样本的均值、方差趋于随机变量的均值与方差.,题组

5、一 思考辨析,1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“”或“”) (1)抛掷均匀硬币一次，出现正面的次数是随机变量.( ) (2)离散型随机变量的概率分布列描述了由这个随机变量所刻画的随机现象. ( ) (3)从4名男演员和3名女演员中选出4名，其中女演员的人数X服从超几何分布. ( ) (4)离散型随机变量的分布列中，随机变量取各个值的概率之和可以小于1. ( ),基础自测,JICHUZICE,1,2,3,4,5,6,(5)随机变量的均值是常数，样本的平均数是随机变量，它不确定.( ) (6)随机变量的方差和标准差都反映了随机变量取值偏离均值的平均程度，方差或标准差越小，则偏离变量的平均程度

6、越小.( ),1,2,3,4,5,6,题组二 教材改编,1,2,3,4,5,6,2.设随机变量X的分布列如下：,则p为,1,2,3,4,5,6,3.已知X的分布列为,设Y2X3，则E(Y)的值为,4.有一批产品共12件，其中次品3件，每次从中任取一件，在取到合格品之前取出的次品数X的所有可能取值是_.,解析 因为次品共有3件， 所以在取到合格品之前取出的次品数X的可能取值为0,1,2,3.,1,2,3,4,5,6,0,1,2,3,题组三 易错自纠,5.袋中有3个白球、5个黑球，从中任取2个，可以作为随机变量的是 A.至少取到1个白球 B.至多取到1个白球 C.取到白球的个数 D.取到的球的个数

7、,1,2,3,4,5,6,解析 选项A，B表述的都是随机事件； 选项D是确定的值2，并不随机； 选项C是随机变量，可能取值为0,1,2.,1,2,3,4,5,6,6.一盒中有12个乒乓球，其中9个新的、3个旧的，从盒中任取3个球来用，用完后装回盒中，此时盒中旧球个数X是一个随机变量，则P(X4)的值为_.,解析 由题意知取出的3个球必为2个旧球、1个新球，,2,题型分类 深度剖析,PART TWO,题型一 分布列的求法,例1 设某人有5发子弹，当他向某一目标射击时，每发子弹命中目标的概率为 .若他连续两发命中或连续两发不中则停止射击，否则将子弹打完. (1)求他前两发子弹只命中一发的概率；,师

8、生共研,解 记“第k发子弹命中目标”为事件Ak， 则A1，A2，A3，A4，A5相互独立，,方法一 他前两发子弹只命中一发的概率为,方法二 由独立重复试验的概率计算公式知，,(2)求他所耗用的子弹数X的分布列.,解 X的所有可能值为2,3,4,5.,故X的分布列为,求离散型随机变量X的分布列的步骤 (1)理解X的意义，写出X可能取的全部值； (2)求X取每个值的概率； (3)写出X的分布列. 求离散型随机变量的分布列的关键是求随机变量所取值对应的概率，在求解时，要注意应用计数原理、古典概型等知识.,跟踪训练1 已知2件次品和3件正品混放在一起，现需要通过检测将其区分，每次随机检测一件产品，检测

9、后不放回，直到检测出2件次品或者检测出3件正品时检测结束. (1)求第一次检测出的是次品且第二次检测出的是正品的概率；,解 记“第一次检测出的是次品且第二次检测出的是正品”为事件A，,(2)已知每检测一件产品需要费用100元，设X表示直到检测出2件次品或者检测出3件正品时所需要的检测费用(单位：元)，求X的分布列.,解 X的可能取值为200,300,400.,故X的分布列为,题型二 均值与方差,例2 某投资公司在2019年年初准备将1 000万元投资到“低碳”项目上，现有两个项目供选择： 项目一：新能源汽车.据市场调研，投资到该项目上，到年底可能获利30%，也可能亏损15%，且这两种情况发生的

10、概率分别为 和 ； 项目二：通信设备.据市场调研，投资到该项目上，到年底可能获利50%，可能损失30%，也可能不赔不赚，且这三种情况发生的概率分别为 ， 和 . 针对以上两个投资项目，请你为投资公司选择一个合理的项目，并说明理由.,师生共研,若按“项目二”投资，设获利为X2万元，则X2的分布列为,解 若按“项目一”投资，设获利为X1万元，则X1的分布列为,E(X1)E(X2)，D(X1)D(X2)， 这说明虽然项目一、项目二获利相等，但项目一更稳妥. 综上所述，建议该投资公司选择项目一投资.,离散型随机变量的均值与方差的常见类型及解题策略 (1)求离散型随机变量的均值与方差.可依题设条件求出离

11、散型随机变量的分布列，然后利用均值、方差公式直接求解. (2)由已知均值或方差求参数值.可依据条件利用均值、方差公式得出含有参数的方程(组)，解方程(组)即可求出参数值. (3)由已知条件，作出对两种方案的判断.可依据均值、方差的意义，对实际问题作出判断.,跟踪训练2 为迎接2022年北京冬奥会，推广滑雪运动，某滑雪场开展滑雪促销活动.该滑雪场的收费标准是：滑雪时间不超过1小时免费，超过1小时的部分每小时收费标准为40元(不足1小时的部分按1小时计算).有甲、乙两人相互独立地来该滑雪场运动，设甲、乙不超过1小时离开的概率分别为 ，；1小时以上且不超过2小时离开的概率分别为 ， ；两人滑雪时间都

12、不会超过3小时. (1)求甲、乙两人所付滑雪费用相同的概率；,解 两人所付费用相同，相同的费用可能为0,40,80元， 甲、乙两人2小时以上且不超过3小时离开的概率分别为,(2)设甲、乙两人所付的滑雪费用之和为随机变量，求的分布列与均值E()，方差D().,解 设甲、乙所付费用之和为，的可能取值为0,40,80,120,160，,所以的分布列为,题型三 超几何分布,师生共研,例3 (2017山东)在心理学研究中，常采用对比试验的方法评价不同心理暗示对人的影响，具体方法如下：将参加试验的志愿者随机分成两组，一组接受甲种心理暗示，另一组接受乙种心理暗示，通过对比这两组志愿者接受心理暗示后的结果来评

13、价两种心理暗示的作用.现有6名男志愿者A1，A2，A3，A4，A5，A6和4名女志愿者B1，B2，B3，B4，从中随机抽取5人接受甲种心理暗示，另5人接受乙种心理暗示. (1)求接受甲种心理暗示的志愿者中包含A1但不包含B1的概率；,解 记接受甲种心理暗示的志愿者中包含A1但不包含B1的事件为M，,(2)用X表示接受乙种心理暗示的女志愿者人数，求X的分布列与均值E(X).,解 由题意知X可取的值为0,1,2,3,4，则,因此X的分布列为 所以X的均值E(X)0P(X0)1P(X1)2P(X2)3P(X3)4P(X4),(1)超几何分布的两个特点 超几何分布是不放回抽样问题； 随机变量为抽到的某

14、类个体的个数. (2)超几何分布的应用条件 两类不同的物品(或人、事)； 已知各类对象的个数； 从中抽取若干个个体.,跟踪训练3 PM2.5是指悬浮在空气中的空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的可入肺颗粒物.根据现行国家标准GB30952012，PM2.5日均值在35微克/立方米以下空气质量为一级；在35微克/立方米75微克/立方米之间空气质量为二级；在75微克/立方米以上空气质量为超标.从某自然保护区2018年全年每天的PM2.5监测数据中随机地抽取10天的数据作为样本，监测值频数如下表所示：,解 记“从这10天的PM2.5日均值监测数据中，随机抽出3天，恰有一天空气质量达到一级”为事件

15、A，,(1)从这10天的PM2.5日均值监测数据中，随机抽出3天，求恰有一天空气质量达到一级的概率；,(2)从这10天的数据中任取3天数据，记表示抽到PM2.5监测数据超标的天数，求的分布列.,解 由条件知，服从超几何分布，其中N10，M3，n3， 且随机变量的可能取值为0,1,2,3.,故的分布列为,例 (12分)为回馈顾客，某商场拟通过模拟兑奖的方式对1 000位顾客进行奖励，规定：每位顾客从一个装有4个标有面值的球的袋中一次性随机摸出2个球，球上所标的面值之和为该顾客所获的奖励额. (1)若袋中所装的4个球中有1个所标的面值为50元，其余3个均为10元，求： 顾客所获的奖励额为60元的概

16、率； 顾客所获的奖励额的分布列及均值； (2)商场对奖励总额的预算是60 000元，并规定袋中的4个球只能由标有面值10元和50元的两种球组成，或标有面值20元和40元的两种球组成.为了使顾客得到的奖励总额尽可能符合商场的预算且每位顾客所获的奖励额相对均衡，请对袋中的4个球的面值给出一个合适的设计，并说明理由.,答题模板,DATIMUBAN,离散型随机变量的均值与方差问题,规范解答,解 (1)设顾客所获的奖励额为X.,依题意，得X的所有可能取值为20,60.,故X的分布列为,4分,所以顾客所获的奖励额的均值为,(2)根据商场的预算，每个顾客的平均奖励额为60元， 所以，先寻找均值为60的可能方

17、案. 对于面值由10元和50元组成的情况，如果选择(10,10,10,50)的方案， 因为60元是面值之和的最大值，所以均值不可能为60元； 如果选择(50,50,50,10)的方案， 因为60元是面值之和的最小值， 所以均值也不可能为60元； 因此可能的方案是(10,10,50,50)，记为方案1.,对于面值由20元和40元组成的情况， 同理可排除(20,20,20,40)和(40,40,40,20)的方案， 所以可能的方案是(20,20,40,40)，记为方案2. 以下是对两个方案的分析. 对于方案1，即方案(10,10,50,50)， 设顾客所获的奖励额为X1， 则X1的分布列为, 7分

18、,对于方案2，即方案(20,20,40,40)， 设顾客所获的奖励额为X2， 则X2的分布列为,10分,由于两种方案的奖励额的均值都符合要求，但方案2奖励额的方差比方案1的小， 所以应该选择方案2. 12分,答题模板 求离散型随机变量的均值和方差问题的一般步骤 第一步：确定随机变量的所有可能取值； 第二步：求每一个可能取值所对应的概率； 第三步：列出离散型随机变量的分布列； 第四步：求均值和方差； 第五步：根据均值、方差进行判断，并得出结论(适用于均值、方差的应用问题)； 第六步：反思回顾.查看关键点、易错点和答题规范性.,3,课时作业,PART THREE,基础保分练,1,2,3,4,5,6

19、,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1.若离散型随机变量X的分布列为 则X的均值E(X)等于,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,2.设随机变量X的分布列如下，则P(|X2|1)等于,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,3.有10张卡片，其中8张标有数字2,2张标有数字5，从中任意抽出3张卡片，设3张卡片上的数字和为X，则X8的概率是,解析 由题意知，X的取值为6,9,12，,由分布列的性质可得，a2a3a4a5a1，,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,

20、16,解析 由题意知，分布列为,5.一个袋中有4个红球，3个黑球，小明从袋中随机取球，设取到一个红球得2分，取到一个黑球得1分，从袋中任取4个球，则小明得分大于6分的概率是,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,6.设X是一个离散型随机变量，其分布列为 则q等于,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,解析 X的取值为3,4,5.,7.口袋中有5只球，编号为1,2,3,4,5，从中任取3只球，以X表示取出的球的最 大号码，则X的分布列为_.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16

21、,所以X的分布列为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,8.随机变量X的分布列如下： 其中a，b，c成等差数列，则P(|X|1)_，公差d的取值范围是_.,解析 a，b，c成等差数列，2bac.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,9.在一个口袋中装有黑、白两个球，从中随机取一球，记下它的颜色，然后放回，再取一球，又记下它的颜色，则这两次取出白球数的分布列为 _.,解析 的所有可能值为0,1,2.,的分布列为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,10.某公司有5万元资金

22、用于投资开发项目，如果成功，一年后可获利12%；如果失败，一年后将丧失全部资金的50%，下表是过去200例类似项目开发的实施结果： 则估计该公司一年后可获收益的均值是_元.,4 760,解析 由题意知，一年后获利6 000元的概率为0.96， 获利25 000元的概率为0.04， 故一年后收益的均值是6 0000.96(25 000)0.044 760(元).,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,11.(2018河南豫南九校联考)为创建国家级文明城市，某城市号召出租车司机在高考期间至少进行一次“爱心送考”，该城市某出租车公司共200名司机，他们进行“爱

23、心送考”的次数统计如图所示. (1)求该出租车公司的司机进行“爱心送考”的人均次数；,解 由统计图得200名司机中送考1次的有20人， 送考2次的有100人，送考3次的有80人，,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,(2)从这200名司机中任选两人，设这两人进行送考次数之差的绝对值为随机变量X，求X的分布列及均值.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,解 从该公司任选两名司机，记“这两人中一人送考1次，另一人送考2次”为事件A，“这两人中一人送考2次，另一人送考3次”为事件B，“这两人中一人送考1次，另一人送考

24、3次”为事件C，“这两人送考次数相同”为事件D， 由题意知X的所有可能取值为0,1,2，,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,X的分布列为,12.(2018洛阳模拟)某超市计划按月订购一种冰激凌，每天进货量相同，进货成本为每桶5元，售价为每桶7元，未售出的冰激凌以每桶3元的价格当天全部处理完毕，根据往年销售经验，每天需求量与当天最高气温(单位：)有关，如果最高气温不低于25 ，需求量为600桶，如果最高气温(单位：)位于区间20,25)，需求量为400桶，如果最高气温低于20 ，需求量为200桶.为了确定六月份的订购计划，统计了前三年六月份各天的最高气

25、温数据，得下面的频数分布表：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,以最高气温位于各区间的频率代替最高气温位于该区间的概率. (1)求六月份这种冰激凌一天的需求量X(单位：桶)的分布列；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,故六月份这种冰激凌一天的需求量X(单位：桶)的分布列为,解 由已知得，X的所有可能取值为200,400,600，记六月份最高气温低于20 为事件A1，最高气温(单位：)位于区间20,25)为事件A2，最高气温不低于2

26、5 为事件A3， 根据题意，结合频数分布表，用频率估计概率，,(2)设六月份一天销售这种冰激凌的利润为Y(单位：元)，当六月份这种冰激凌一天的进货量n(单位：桶)为多少时，Y的均值取得最大值？,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,当400n600时，,解 由题意得，当n200时，E(Y)2n400；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,所以当n400时，Y的均值取得最大值640.,当n600时，,技能提升练,1,2,3,4,5,6,7

27、,8,9,10,11,12,13,14,15,16,13.已知6只小白鼠中有1只感染了病毒，需要对6只小白鼠进行病毒DNA化验来确定哪一只受到了感染.下面是两种化验方案：方案甲：逐个化验，直到能确定感染病毒的小白鼠为止.方案乙：将6只小白鼠分为两组，每组三只，将其中一组的三只小白鼠的待化验物质混合在一起化验，若化验结果显示含有病毒DNA，则表明感染病毒的小白鼠在这三只当中，然后逐个化验，直到确定感染病毒的小白鼠为止；若化验结果显示不含病毒DNA，则在另外一组中逐个进行化验. (1)求执行方案乙化验次数恰好为2次的概率；,解 执行方案乙化验次数恰好为2次的情况分两种：,1,2,3,4,5,6,7

28、,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,(2)若首次化验的化验费为10元，第二次化验的化验费为8元，第三次及以后每次化验的化验费都是6元，求方案甲所需化验费的分布列和均值.,解 设用方案甲化验需要的化验费为(单位：元)， 则的可能取值为10,18,24,30,36.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,则化验费的分布列为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,14.(2018菏泽模拟)在一次诗词知识竞赛调查中，发现参赛选手分

29、为两个年龄(单位：岁)段：20,30)，30,40，其中答对诗词名句与否的人数如图所示.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,(1)完成下面22列联表：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,解 22列联表：,(2)是否有90%的把握认为答对诗词名句与年龄有关，请说明你的理由；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,32.706，有90%的把握认为答对诗词名句与年龄有关.,(3)现按年龄段分层抽样选取6名选手，若从这6名选手中选取3名选手，求3名选手中年龄在20,30)岁范

30、围人数的分布列和均值.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,解 按年龄段分层抽取6人中，在20,30)岁范围的人数是2，在30,40岁范围的人数是4. 现从6名选手中选取3名选手，设3名选手中在范围20,30)岁的人数为，则的可能取值为0,1,2.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,的分布列为,拓展冲刺练,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,15.设为随机变量，从棱长为1的正方体的12条棱中任取两条，当两条棱相交时，0；当两条棱平行时，的值为两条棱之间的距离；当两条棱异面时， 2，则随机变量的均值是_.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,的分布列为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,16.设0p1，随机变量的分布列是,则当p在(0,1)内增大时， A.D()减小 B.D()增大 C.D()先减小后增大 D.D()先增大后减小,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,即当p在(0,1)内增大时，D()先增大后减小. 故选D.,