第60讲 独立事件及随机变量的概率分布(教师版)备战2021年新高考数学微专题讲义
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1、 第 1 页 / 共 14 页 第第 60 讲:独立事件及随机变量的概率分布讲:独立事件及随机变量的概率分布 一、课程标准 1、 理解离散型随机变量及其概率分布的概念,掌握概率分布列的基本性质,会求一些简单的离散型随机 变量的概率分布列 2、理解超几何分布及其导出过程,并能进行简单的应用 3、理解随机变量的概率分布,掌握 01 分布,超几何分布的分布列,并能处理简单的实际问题 二、基础知识回顾 1. 事件的相互独立性 (1)定义:设 A,B 为两个事件,如果 P(AB)P(A)P(B),那么称事件 A 与事件 B 相互独立 (2)性质: 若事件 A 与 B 相互独立,则 P(AB)P(A)P(
2、B) 如果事件 A 与 B 相互独立,那么 A 与 B,A与 B,A与 B也相互独立 (3)独立重复试验:在相同条件下重复做的 n 次试验称为 n 次独立重复试验,在 n 次独立重复试验中, 事件 A 恰好发生 k 次的概率为 P(Xk)Cknpk()1p nk(k0,1,2,n) 2. 随机变量的有关概念 (1)随机变量:随着试验结果变化而变化的变量,常用字母 X,Y,表示 (2)离散型随机变量:所有取值可以一一列出的随机变量 3. 离散型随机变量的概率分布及其性质 (1)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,
3、2, , n)的概率 P(Xxi)pi,则表 X x1 x2 xi xn P p1 p2 pi pn 称为离散型随机变量 X 的概率分布列,简称为 X 的概率分布,有时为了表达简单,也用等式 P(Xxi) pi,i1,2,n 表示 X 的概率分布 (2)离散型随机变量概率分布的性质 pi0(i1,2,n);p1p2pn1 4. 常见离散型随机变量的概率分布 (1)两点分布: 若随机变量 X 服从两点分布,即其概率分布为 第 2 页 / 共 14 页 X 0 1 P 1p p 其中 pP(X1)称为成功概率 (2)超几何分布: 在含有 M 件次品的 N 件产品中,任取 n 件,其中恰有 X 件次
4、品,则事件“Xr”发生的概率为 P(X r)C r MC nr NM CnN ,r0,1,2,m,其中 mminM,n,且 nN,MN,n,M,NN*,称分布列为超 几何分布 X 0 1 m P C0MCnNM CnN C1MMCn 1 NM CnN Cm MMC nm NM CnN (3)二项分布 XB(n,p),记为 Cknpkqn kB(k;n,p) X 0 1 k n P C0np0qn C1np1qn 1 Cknpkqn k Cnnpnq0 5. 求概率分布的步骤 (1)明确随机变量 X 取哪些值; (2)求 X 取每一个值的概率; (3)列成表格 三、自主热身、归纳总结 1、某同学
5、通过英语听力测试的概率为1 2,他连续测试 n 次,要保证他至少有一次通过的概率大于 0.9,那么 n 的最小值是( ) A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 【答案】B 【解析】由题意可得,1C0n 11 2 n0.9,求得 1 2 n0.1,n4.故选 B. 2、 某电视台的夏日水上闯关节目中的前四关的过关率分别为5 6, 4 5, 3 5, 1 2, 只有通过前一关才能进入下一关, 其中,第三关有两次闯关机会,且通过每关相互独立一选手参加该节目,则该选手能进入第四关的概率 为( ) A. 7 25 B. 2 5 C. 12 25 D. 14 25 【答案】D 【解析】第一种情况:该选手
6、通过前三关,进入第四关,所以 P15 6 4 5 3 5 2 5, 第 3 页 / 共 14 页 第二种情况:该选手通过前两关,第三关没有通过,再来一次通过,进入第四关, 所以 P15 6 4 5(1 3 5) 3 5 4 25.所以该选手能进入第四关的概率为 5 6 4 5 3 5 5 6 4 5 13 5 3 5 14 25.故 选 D. 3、某区要从参加扶贫攻坚任务的 5 名干部 A,B,C,D,E 中随机选取 2 人,赴区属的某贫困村进行驻村 扶贫工作,则 A 或 B 被选中的概率是( ) A.1 5 B.2 5 C.3 5 D. 7 10 【答案】D 【解析】从 5 名干部中随机选取
7、 2 人有 C2510(种)选法,其中只选中 A 没选中 B 有 C133(种)选法,只选中 B 没选中 A 有 C133(种)选法,A 和 B 均选中有 1 种选法,所以所求概率 P331 10 7 10,故选 D. 4、(2019 武汉市调研测试)已知某口袋中装有 2 个红球,3 个白球和 1 个蓝球,从中任取 3 个球,则其中恰 有两种颜色的概率是( ) A.3 5 B.4 5 C. 7 20 D.13 20 【答案】D 【解析】依题意,从口袋中任取 3 个球,共有 C3620(种)不同的取法, 当取得三个球颜色相同,则有 C331 种取法;当取的三个球颜色互不相同,则有 C13C12C
8、116 种取 法;综合得:从中任取三个球,其中恰有两种颜色的概率为 116 20 13 20. 5、如图所示的电路,有 a,b,c 三个开关,每个开关开或关的概率都是1 2,且是相互独立的,则灯泡甲亮的 概率是_ 第 5 题图 【答案】1 8 【解析】设“a 闭合”为事件 A, “b 闭合”为事件 B, “c 闭合”为事件 C,则灯泡甲亮应为事件 ACB.由 题设知 A,C,B之间彼此独立,且 P(A)P(B)P(C)1 2,所以 P(ABC)P(A)P(B)P(C) 1 8. 四、例题选讲 第 4 页 / 共 14 页 考点一 互斥事件、对立事件概率公式的应用 例 1、某商场有奖销售中,购满
9、 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) 1 1 000,P(B) 1 100,P(C) 1 20. (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) 11050 1 000
10、61 1 000. 故 1 张奖券的中奖概率为 61 1 000. (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 1 1 000 1 100 989 1 000. 故 1 张奖券不中特等奖且不中一等奖的概率为 989 1 000. 变式 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) x 30 25 y 10 结
11、算时间(分钟/ 人) 1 1.5 2 2.5 3 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 1151.5302252.520310 100 1.9(分钟) 第
12、 5 页 / 共 14 页 (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) 20 100 1 5, P(A2) 10 100 1 10.则P(A)1P(A 1)P(A2)11 5 1 10 7 10.故一位顾客一次购物的结算时间不超过2分钟的概率 为 7 10. 变式 2、A,B,C 三个班共有 100 名学生,为调查他们的体育锻炼情况,通过分层抽样获得了部分学生一 周的锻炼时间,数据如下表(单位:小时): A 班 6 6.5 7
13、 7.5 8 B 班 6 7 8 9 10 11 12 C 班 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12 13.5 (1)试估计 C 班的学生人数; (2)从 A 班和 C 班抽出的学生中,各随机选取 1 人,A 班选出的人记为甲,C 班选出的人记为乙假设 所有学生的锻炼时间相互独立,求该周甲的锻炼时间比乙的锻炼时间长的概率 【解析】(1)由题意,得三个班共抽 20 个学生,其中 C 班抽 8 个,故抽样比k 20 100 1 5,故 C 班有学生 8 1 540 人 (2)从 A 班和 C 班抽出的学生中,各随机选取一个人,共有 5840 种情况,而且这些情况是等可能 的 当甲的锻炼时间为
14、 6 小时时,甲的锻炼时间比乙的锻炼时间长的有 2 种情况;当甲的锻炼时间为 6.5 小时时,甲的锻炼时间比乙的锻炼时间长的有 3 种情况; 当甲的锻炼时间为 7 小时时,甲的锻炼时间比乙的锻炼时间长的有 3 种情况;当甲的锻炼时间为 7.5 小时时,甲的锻炼时间比乙的锻炼时间长的有 3 种情况;当甲的锻炼时间为 8 小时时,甲的锻炼时间比乙 的锻炼时间长的有 4 种情况故该周甲的锻炼时间比乙的锻炼时间长的概率P23334 40 3 8. 方法总结: 考点二 相互独立事件 例 2 袋中装有黑球和白球共 7 个,从中任取 2 个球都是白球的概率为1 7.现有甲、乙两人从袋中轮流取球, 第 6 页
15、 / 共 14 页 甲先取,乙后取,然后甲再取,取后不放回,直到两人中有 1 人取到白球时终止每个球在每一次 被取出的机会是等可能的 (1)求袋中原有白球的个数; (2)求取球 2 次即终止的概率; (3)求甲取到白球的概率 【解析】(1)设袋中原有n个白球,从袋中任取 2 个球都是白球有 C2nnn1 2 (种)结果,从袋中任取 2 个球 共有 C 2 721(种)结果 由题意知1 7 nn1 2 21 nn1 42 , 所以 n(n1)6,解得 n3 或 n2(舍去), 即袋中原有 3 个白球 (2)记“取球 2 次即终止”为事件A. 则 P(A)C 1 4C 1 3 A27 2 7. (
16、3)记“甲取到白球”为事件B.“第i次取到白球”为事件Ai,i1,2,3,4,5.因为甲先取,所以甲只 能在第 1 次,第 3 次和第 5 次取球 所以 P(B)P(A1A3A5)P(A1)P(A3)P(A5)C 1 3 C17 A24C13 A37 A 4 4C 1 3 A57 3 7 6 35 1 35 22 35. 变式 1、一位网民在网上光顾某网店,经过一番浏览后,对该店铺中的 A,B,C 三种商品有购买意向已 知该网民购买 A 种商品的概率为3 4,购买 B 种商品的概率为 2 3,购买 C 种商品的概率为 1 2.假设该网民是否购 买这三种商品相互独立 (1)求该网民至少购买 2
17、种商品的概率; (2)用随机变量 表示该网民购买商品的种数,求 1 的概率 【解析】(1)该网民恰好购买 2 种商品的概率为 P(ABC)P(ABC)P(ABC)3 4 2 3 1 2 3 4 1 3 1 2 1 4 2 3 1 2 11 24; 该网民恰好购买 3 种商品的概率为 P(ABC)3 4 2 3 1 2 1 4. 所以该网民至少购买 2 种商品的概率为 P11 24 1 4 17 24. 答:该网民至少购买 2 种商品的概率为17 24. (2)随机变量 的可能取值为 0,1,2,3.由(1)知,P(2)11 24,P(3) 1 4, 又 P(0)P(ABC)1 4 1 3 1
18、2 1 24, 第 7 页 / 共 14 页 故 P(1)1P(0)P(2)P(3)1 4. 答:1 时的概率为1 4. 变式 2、甲、乙、丙三人进行羽毛球练习赛,其中两人比赛,另一人当裁判,每局比赛结束时,负的一方在 下一局当裁判设各局中双方获胜的概率均为1 2,各局比赛的结果相互独立,第 1 局甲当裁判 (1)求第 4 局甲当裁判的概率; (2)X 表示前 4 局中乙当裁判的次数,求 X 的概率分布 【解析】(1)记 A1表示事件“第 2 局结果为甲胜”,A2表示事件“第 3 局甲参加比赛时,结果为甲负”,A 表示事件“第 4 局甲当裁判”,则 AA1A2,所以 P(A)P(A1A2)P(
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