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12.4二项分布与正态分布教案含解析

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1、12.4二项分布与正态分布最新考纲1.在具体情境中，了解条件概率和两个事件相互独立的概念.2.理解n次独立重复试验的模型及二项分布，并能解决一些简单的实际问题.3.通过实际问题，借助直观(如实际问题的直方图)认识正态分布曲线的特点及曲线所表示的意义1条件概率及其性质(1)对于任何两个事件A和B，在已知事件A发生的条件下，事件B发生的概率叫做条件概率，用符号P(B|A)来表示，其公式为P(B|A)(P(A)0)在古典概型中，若用n(A)表示事件A中基本事件的个数，则P(B|A).(2)条件概率具有的性质0P(B|A)1；如果B和C是两个互斥事件，则P(BC|A)P(B|A)P(C|A)2相互独立

2、事件(1)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)若A与B相互独立，则P(B|A)P(B)，P(AB)P(B|A)P(A)P(A)P(B)(3)若A与B相互独立，则A与，与B，与也都相互独立(4)若P(AB)P(A)P(B)，则A与B相互独立3独立重复试验与二项分布(1)独立重复试验是指在相同条件下可重复进行的，各次之间相互独立的一种试验，在这种试验中每一次试验只有两种结果，即要么发生，要么不发生，且任何一次试验中发生的概率都是一样的(2)在n次独立重复试验中，用X表示事件A发生的次数，设每次试验中事件A发生的概率为p，则P(Xk)Cpk(1p)

3、nk(k0,1,2，n)，此时称随机变量X服从二项分布，记为XB(n，p)，并称p为成功概率4两点分布与二项分布的均值、方差(1)若随机变量X服从两点分布，则E(X)p，D(X)p(1p)(2)若XB(n，p)，则E(X)np，D(X)np(1p)5正态分布(1)正态曲线：函数，(x)，x(，)，其中实数和为参数(0，R)我们称函数，(x)的图象为正态分布密度曲线，简称正态曲线(2)正态曲线的特点曲线位于x轴上方，与x轴不相交；曲线是单峰的，它关于直线x对称；曲线在x处达到峰值；曲线与x轴之间的面积为1；当一定时，曲线的位置由确定，曲线随着的变化而沿x轴平移，如图甲所示；当一定时，曲线的形状由

4、确定，越小，曲线越“瘦高”，表示总体的分布越集中；越大，曲线越“矮胖”，表示总体的分布越分散，如图乙所示(3)正态分布的定义及表示一般地，如果对于任何实数a，b(ab)，随机变量X满足P(aXb)，(x)dx，则称随机变量X服从正态分布，记作XN(，2)正态总体在三个特殊区间内取值的概率值P(X)0.6826；P(2X2)0.9544；P(32c1)P(X2c1)P(Xc3)，2c1c332，c.题组三易错自纠5两个实习生每人加工一个零件，加工成一等品的概率分别为和，两个零件中能否被加工成一等品相互独立，则这两个零件中恰好有一个一等品的概率为()A.B.C.D.答案B解析因为两人加工成一等品的

5、概率分别为和，且相互独立，所以两个零件中恰好有一个一等品的概率P.6从1,2,3,4,5中任取2个不同的数，事件A为“取到的2个数之和为偶数”，事件B为“取到的2个数均为偶数”，则P(B|A)等于()A.B.C.D.答案B解析P(A)，P(AB)，P(B|A).7设随机变量服从正态分布N(，2)，函数f(x)x24x没有零点的概率是，则等于()A1B2C4D不能确定答案C解析当函数f(x)x24x没有零点时，1644，根据正态曲线的对称性，当函数f(x)x24x没有零点的概率是时，4.题型一条件概率例1(1)在100件产品中有95件合格品，5件不合格品，现从中不放回地取两次，每次任取一件，则在

6、第一次取到不合格品后，第二次取到不合格品的概率为答案解析方法一(应用条件概率公式求解)设事件A为“第一次取到不合格品”，事件B为“第二次取到不合格品”，则所求的概率为P(B|A)，因为P(AB)，P(A)，所以P(B|A).方法二(缩小样本空间求解)第一次取到不合格品后，也就是在第二次取之前，还有99件产品，其中有4件不合格品，因此第二次取到不合格品的概率为.(2)一个正方形被平均分成9个部分，向大正方形区域随机地投掷一个点(每次都能投中)设投中最左侧3个小正方形区域的事件记为A，投中最上面3个小正方形或正中间的1个小正方形区域的事件记为B，求P(AB)，P(A|B)解如图，n()9，n(A)

7、3，n(B)4，n(AB)1，P(AB)，P(A|B).思维升华 (1)利用定义，分别求P(A)和P(AB)，得P(B|A)，这是通用的求条件概率的方法(2)借助古典概型概率公式，先求事件A包含的基本事件数n(A)，再在事件A发生的条件下求事件B包含的基本事件数，即n(AB)，得P(B|A).跟踪训练1已知盒中装有3只螺口灯泡与7只卡口灯泡，这些灯泡的外形与功率都相同且灯口向下放着，现需要一只卡口灯泡，电工师傅每次从中任取一只且不放回，则在他第1次取到的是螺口灯泡的条件下，第2次取到的是卡口灯泡的概率为()A.B.C.D.答案D解析方法一设事件A为“第1次取到的是螺口灯泡”，事件B为“第2次取

8、到的是卡口灯泡”，则P(A)，P(AB)，则所求概率为P(B|A).方法二第1次取到螺口灯泡后还剩余9只灯泡，其中有7只卡口灯泡，故第2次取到卡口灯泡的概率为.题型二独立重复试验与二项分布命题点1独立事件的概率例2某社区举办“环保我参与”有奖问答比赛活动，某场比赛中，甲、乙、丙三个家庭同时回答一道有关环保知识的问题已知甲家庭回答正确这道题的概率是，甲、丙两个家庭都回答错误的概率是，乙、丙两个家庭都回答正确的概率是.若各家庭回答是否正确互不影响(1)求乙、丙两个家庭各自回答正确这道题的概率；(2)求甲、乙、丙三个家庭中不少于2个家庭回答正确这道题的概率解(1)记“甲回答正确这道题”“乙回答正确这

9、道题”“丙回答正确这道题”分别为事件A，B，C，则P(A)，且有即所以P(B)，P(C).(2)有0个家庭回答正确的概率为P0P()P()P()P()，有1个家庭回答正确的概率为P1P(ABC)，所以不少于2个家庭回答正确这道题的概率为P1P0P11.命题点2独立重复试验例3一款击鼓小游戏的规则如下：每盘游戏都需击鼓三次，每次击鼓要么出现一次音乐，要么不出现音乐；每盘游戏击鼓三次后，出现一次音乐获得10分，出现两次音乐获得20分，出现三次音乐获得100分，没有出现音乐则扣除200分(即获得200分)设每次击鼓出现音乐的概率为，且各次击鼓出现音乐相互独立(1)设每盘游戏获得的分数为X，求X的分布

10、列；(2)玩三盘游戏，至少有一盘出现音乐的概率是多少？解(1)X可能的取值为10,20,100，200.根据题意，有P(X10)C12，P(X20)C21，P(X100)C30，P(X200)C03.所以X的分布列为X1020100200P(2)设“第i盘游戏没有出现音乐”为事件Ai(i1,2,3)，则P(A1)P(A2)P(A3)P(X200).所以“三盘游戏中至少有一盘出现音乐”的概率为1P(A1A2A3)131.因此，玩三盘游戏，至少有一盘出现音乐的概率是.命题点3二项分布例4某气象站天气预报的准确率为80%，计算(结果保留到小数点后第2位)：(1)5次预报中恰有2次准确的概率；(2)5

11、次预报中至少有2次准确的概率；(3)5次预报中恰有2次准确，且其中第3次预报准确的概率解令X表示5次预报中预报准确的次数，则XB.(1)“5次预报中恰有2次准确”的概率为P(X2)C0.823100.640.0080.05.(2)“5次预报中至少有2次准确”的概率为P(X2)1P(X0)P(X1)1C0.805C0.8410.000320.00640.99.(3)“5次预报中恰有2次准确，且其中第3次预报准确”的概率为C0.830.80.02.思维升华(1)求相互独立事件同时发生的概率的方法首先判断几个事件的发生是否相互独立求相互独立事件同时发生的概率的方法()利用相互独立事件的概率乘法公式直

12、接求解；()正面计算较烦琐或难以入手时，可从其对立事件入手计算(2)独立重复试验与二项分布问题的常见类型及解题策略在求n次独立重复试验中事件恰好发生k次的概率时，首先要确定好n和k的值，再准确利用公式求概率在根据独立重复试验求二项分布的有关问题时，关键是理清事件与事件之间的关系，确定二项分布的试验次数n和变量的概率，求得概率跟踪训练2为研究家用轿车在高速公路上的车速情况，交通部门随机选取100名家用轿车驾驶员进行调查，得到其在高速公路上行驶时的平均车速情况为：在55名男性驾驶员中，平均车速超过100km/h的有40人，不超过100 km/h的有15人；在45名女性驾驶员中，平均车速超过100k

13、m/h的有20人，不超过100 km/h的有25人(1)在被调查的驾驶员中，从平均车速不超过100 km/h的人中随机抽取2人，求这2人恰好有1名男性驾驶员和1名女性驾驶员的概率；(2)以上述样本数据估计总体，从高速公路上行驶的家用轿车中随机抽取3辆，记这3辆车平均车速超过100 km/h且为男性驾驶员的车辆为X，求X的分布列解(1)平均车速不超过100km/h的驾驶员有40人，从中随机抽取2人的方法总数为C，记“这2人恰好有1名男性驾驶员和1名女性驾驶员”为事件A，则事件A所包含的基本事件数为CC，所以所求的概率P(A).(2)根据样本估计总体的思想，从总体中任取1辆车，平均车速超过100k

14、m/h且为男性驾驶员的概率为，故XB.X的可能取值为0,1,2,3，则P(X0)C03，P(X1)C2，P(X2)C2，P(X3)C30.所以X的分布列为X0123P题型三正态分布例5(2017全国)为了监控某种零件的一条生产线的生产过程，检验员每天从该生产线上随机抽取16个零件，并测量其尺寸(单位：cm)根据长期生产经验，可以认为这条生产线正常状态下生产的零件的尺寸服从正态分布N(，2)(1)假设生产状态正常，记X表示一天内抽取的16个零件中其尺寸在(3，3之外的零件数，求P(X1)及X的均值；(2)一天内抽检零件中，如果出现了尺寸在(3，3之外的零件，就认为这条生产线在这一天的生产过程可能

15、出现了异常情况，需对当天的生产过程进行检查()试说明上述监控生产过程方法的合理性；()下面是检验员在一天内抽取的16个零件的尺寸：99510.129.969.9610.019.929.9810.0410269.9110.1310.029.2210.0410.059.95经计算得i9.97，s0.212，其中xi为抽取的第i个零件的尺寸，i1,2，16.用样本平均数作为的估计值，用样本标准差s作为的估计值，利用估计值判断是否需对当天的生产过程进行检查？剔除(3，3)之外的数据，用剩下的数据估计和(精确到0.01)附：若随机变量Z服从正态分布N(，2)，则P(3Z3)0.9974,0.997416

16、0.9592，0.09.解(1)抽取的一个零件的尺寸在(3，3之内的概率为0.997 4，从而零件的尺寸在(3，3之外的概率为0.0026，故XB(16,0.0026)因此P(X1)1P(X0)10.9974160.0408.E(X)160.00260.0416.(2)()如果生产状态正常，一个零件尺寸在(3，3之外的概率只有0.0026，一天内抽取的16个零件中，出现尺寸在(3，3之外的零件的概率只有0.0408，发生的概率很小，因此一旦发生这种情况，就有理由认为这条生产线在这一天的生产过程可能出现了异常情况，需对当天的生产过程进行检查，可见上述监控生产过程的方法是合理的()由9.97，s0

17、.212，得的估计值为9.97，的估计值为0.212，由样本数据可以看出有一个零件的尺寸在(3，3)之外，因此需对当天的生产过程进行检查剔除(3，3)之外的数据9.22，剩下数据的平均数为(169.979.22)10.02.因此的估计值为10.02.160.2122169.9721591.134.剔除(3，3)之外的数据9.22，剩下数据的样本方差为(1591.1349.2221510.022)0.008，因此的估计值为0.09.思维升华解决正态分布问题有三个关键点：(1)对称轴x；(2)标准差；(3)分布区间利用对称性可求指定范围内的概率值；由，分布区间的特征进行转化，使分布区间转化为3特殊

18、区间，从而求出所求概率注意只有在标准正态分布下对称轴才为x0.跟踪训练3“过大年，吃水饺”是我国不少地方过春节的一大习俗.2019年春节前夕，A市某质检部门随机抽取了100包某种品牌的速冻水饺，检测其某项质量指标值，所得频率分布直方图如下：(1)求所抽取的100包速冻水饺该项质量指标值的样本平均数(同一组中的数据用该组区间的中点值作代表)；(2)由直方图可以认为，速冻水饺的该项质量指标值Z服从正态分布N(，2)，利用该正态分布，求Z落在(14.55,38.45内的概率；将频率视为概率，若某人从某超市购买了4包这种品牌的速冻水饺，记这4包速冻水饺中这种质量指标值位于(10,30)内的包数为X，求

19、X的分布列和均值附：计算得所抽查的这100包速冻水饺的质量指标值的标准差为11.95；若N(，2)，则P()0.6826，P(22)0.9544.解(1)所抽取的100包速冻水饺该项质量指标值的平均数50.1150.2250.3350.25450.1526.5.(2)Z服从正态分布N(，2)，且26.5，11.95，P(14.55Z38.45)P(26.511.95Z26.511.95)0.682 6，Z落在(14.55,38.45内的概率是0.682 6.根据题意得XB，P(X0)C4；P(X1)C4；P(X2)C4；P(X3)C4；P(X4)C4.X的分布列为X01234PE(X)42.1

20、(2018汕头模拟)甲、乙两人参加“社会主义价值观”知识竞赛，甲、乙两人能荣获一等奖的概率分别为和，甲、乙两人是否获得一等奖相互独立，则这两个人中恰有一人获得一等奖的概率为()A.B.C.D.答案D解析根据题意，恰有一人获得一等奖就是甲获奖乙没获奖或甲没获奖乙获奖，则所求概率是，故选D.2(2018厦门模拟)袋中装有2个红球，3个黄球，有放回地抽取3次，每次抽取1球，则3次中恰有2次抽到黄球的概率是()A.B.C.D.答案D解析袋中装有2个红球，3个黄球，有放回地抽取3次，每次抽取1球，每次取到黄球的概率P1，3次中恰有2次抽到黄球的概率PC2.3(2018唐山模拟)甲、乙等4人参加4100米

21、接力赛，在甲不跑第一棒的条件下，乙不跑第二棒的概率是()A.B.C.D.答案D解析甲不跑第一棒共有AA18(种)情况，甲不跑第一棒且乙不跑第二棒共有两类：(1)乙跑第一棒，共有A6(种)情况；(2)乙不跑第一棒，共有AAA8(种)情况，甲不跑第一棒的条件下，乙不跑第二棒的概率为，故选D.4(2018淄博模拟)设每天从甲地去乙地的旅客人数为随机变量X，且XN(800,502)，则一天中从甲地去乙地的旅客人数不超过900的概率为()(参考数据：若XN(，2)，有P(X)0.6826，P(2X2)0.9544，P(3X3)0.9974)A0.9772B0.6826C0.9974D0.9544答案A解

22、析XN(800,502)，P(700900)0.022 8，P(X900)10.022 80.977 2，故选A.5某班有50名学生，一次考试的数学成绩服从正态分布N(100,102)，已知P(90100)0.3，估计该班学生数学成绩在110分以上的人数为答案10解析由题意知，P(110)0.2，该班学生数学成绩在110分以上的人数为0.25010.6在某次射击中，甲命中目标的概率是，乙命中目标的概率是，丙命中目标的概率是.现在三人同时射击目标，则目标被击中的概率为答案解析设“甲命中目标”为事件A，“乙命中目标”为事件B，“丙命中目标”为事件C，则击中目标表示事件A，B，C中至少有一个发生又P

23、()P()P()P()1P(A)1P(B)1P(C).故目标被击中的概率P1P().7一盒中放有大小相同的10个小球，其中8个黑球、2个红球，现甲、乙二人先后各自从盒子中无放回地任意取2个小球，已知甲取到了2个黑球，则乙也取到2个黑球的概率是答案解析记事件“甲取到2个黑球”为A，“乙取到2个黑球”为B，则有P(B|A)，即所求事件的概率是.8.某一部件由三个电子元件按如图所示方式连接而成，元件1或元件2正常工作，且元件3正常工作，则部件正常工作设三个电子元件的使用寿命(单位：小时)均服从正态分布N(1 000,502)，且各个元件能否正常工作相互独立，那么该部件的使用寿命超过1000小时的概率

24、为答案解析设元件1,2,3的使用寿命超过1000小时的事件分别记为A，B，C，显然P(A)P(B)P(C)，该部件的使用寿命超过1000小时的事件为(ABAB)C，该部件的使用寿命超过1000小时的概率P.9位于坐标原点的一个质点P按下述规则移动：质点每次移动一个单位，移动的方向为向上或向右，并且向上、向右移动的概率都是.质点P移动五次后位于点(2,3)的概率是答案解析由于质点每次移动一个单位，移动的方向为向上或向右，移动五次后位于点(2,3)，所以质点P必须向右移动两次，向上移动三次，故其概率为C32C5.10若随机变量XN(，2)，且P(X5)P(X1)0.2，则P(2X5)P(X1)，2

25、.P(2X5)P(1X5)(10.20.2)0.3.11(2018唐山五校联考)某篮球队在某赛季已结束的8场比赛中，队员甲得分统计的茎叶图如图所示(1)根据这8场比赛，估计甲每场比赛中得分的均值和标准差；(2)假设甲在每场比赛的得分服从正态分布N(，2)，且各场比赛间相互没有影响，依此估计甲在82场比赛中得分在26分以上的平均场数(结果保留整数)参考数据：5.66，5.68，5.70.正态总体N(，2)在区间(2，2)内取值的概率约为0.954.解(1)由题图可得(78101517192123)15，2(8)2(7)2(5)2022242628232.25，所以5.68.所以估计甲每场比赛中得

26、分的均值为15，标准差为5.68.(2)设甲每场比赛中的得分为随机变量X，由(1)得甲在每场比赛中得分在26分以上的概率P(X26)1P(2X2)(10.954)0.023，设在82场比赛中，甲得分在26分以上的次数为Y，则YB(82,0.023)Y的均值E(Y)820.0232.由此估计甲在82场比赛中得分在26分以上的平均场数为2.12一个盒子中装有大量形状、大小一样但质量不尽相同的小球，从中随机抽取50个作为样本，称出它们的质量(单位：克)，质量分组区间为5,15)，15,25)，25,35)，35,45，由此得到样本的质量频率分布直方图如图所示(1)求a的值，并根据样本数据，试估计盒子

27、中小球质量的众数与平均数；(2)从盒子中随机抽取3个小球，其中质量在5,15)内的小球个数为X，求X的分布列和均值(以直方图中的频率作为概率)解(1)由题意，得(0.020.032a0.018)101，解得a0.03.由频率分布直方图可估计盒子中小球质量的众数为20克，而50个样本中小球质量的平均数为0.2100.32200.3300.184024.6(克)故由样本估计总体，可估计盒子中小球质量的平均数为24.6克(2)由题意知，该盒子中小球质量在5,15)内的概率为，则XB.X的可能取值为0,1,2,3，则P(X0)C03，P(X1)C12，P(X2)C21，P(X3)C30.X的分布列为X

28、0123PE(X)0123.(或者E(X)3)13(2018珠海模拟)夏秋雨季，生活在长江口外浅海域的中华鱼回游到长江，历经三千多公里的溯流博击，回到金沙江一带产卵繁殖，产后待幼鱼长大到15厘米左右，又携带它们旅居外海一个环保组织曾在金沙江中放生一批中华鱼鱼苗，该批鱼苗中的雌性个体能长成熟的概率为0.15，雌性个体长成熟又能成功溯流产卵繁殖的概率为0.05，若该批鱼苗中的一个雌性个体在长江口外浅海域已长成熟，则其能成功溯流产卵繁殖的概率为()A0.05B0.0075C.D.答案C解析设事件A为鱼苗中的一个雌性个体在长江口外浅海域长成熟，事件B为该雌性个体成功溯流产卵繁殖，由题意可知P(A)0.

29、15，P(AB)0.05，P(B|A).故选C.14.(2018茂名模拟)设XN(1,1)，其正态分布密度曲线如图所示，那么向正方形ABCD中随机投掷10000个点，求落入阴影部分的点的个数的估计值(注：若XN(，2)，则P(X)68.26%，P(2X2)95.44%)解XN(1,1)，1，1.P(X)68.26%，P(0X2)68.26%，则P(1X2)34.13%，阴影部分的面积为10.34130.6587，向正方形ABCD中随机投掷10000个点，则落入阴影部分的点的个数的估计值是100000.65876587.15已知随机变量XB(2，p)，YN(2，2)，若P(X1)0.64，P(0

30、Y4)的值解因为随机变量XB(2，p)，YN(2，2)，P(X1)0.64，所以P(X1)P(X1)P(X2)Cp(1p)Cp20.64，解得p0.4或p1.6(舍去)，所以P(0Y4)(10.42)0.1.16.某高校设计了一个实验学科的考核方案：考生从8道备选题中一次性随机抽取3题，按照题目要求独立完成全部实验操作规定：至少正确完成其中2题的便可提交通过已知8道备选题中考生甲有6道题能正确完成，2道题不能完成；考生乙每题正确完成的概率都是，且每题正确完成与否互不影响(1)分别写出甲、乙两考生正确完成题数的分布列，并计算均值；(2)试从两位考生正确完成题数的均值及至少正确完成2题的概率分析比较两位考生的实验操作能力解(1)设考生甲、乙正确完成实验操作的题数为，则的所有可能取值为1,2,3；的所有可能取值为0,1,2,3.P(1)，P(2)，P(3).所以考生甲正确完成题数的分布列为123PE()123.因为P(0)C3，同理，P(1)，P(2)，P(3).所以考生乙正确完成题数的分布列为0123PE()3.(2)因为P(2)，P(2)，所以P(2)P(2)故从正确完成题数的均值考察，两人水平相当；从至少正确完成2题的概率考察，甲通过的可能性大因此可以判断甲的实验操作能力较强18