专题10.6条件概率、二项分布及正态分布 2020年高考数学一轮复习对点提分(文理科通用)解析版
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1、第十篇 计数原理、概率、随机变量及其分布专题10.06条件概率、二项分布及正态分布【考试要求】1.了解条件概率,能计算简单随机事件的条件概率,了解条件概率与独立性的关系;2.会利用乘法公式计算概率,会利用全概率公式计算概率;3.了解伯努利试验,掌握二项分布及其数字特征,并能解决简单的实际问题;4.了解服从正态分布的随机变量,通过具体实例,借助频率直方图的几何直观,了解正态分布的特征.【知识梳理】1.条件概率条件概率的定义条件概率的性质设A,B为两个事件,且P(A)0,称P(B|A)为在事件A发生的条件下,事件B发生的条件概率(1)0P(B|A)1;(2)如果B和C是两个互斥事件,则P(BC|A
2、)P(B|A)P(C|A)2.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),则称事件A与事件B相互独立.(2)性质:若事件A与B相互独立,则A与,与B,与也都相互独立,P(B|A)P(B),P(A|B)P(A).3.全概率公式(1)完备事件组:设是试验E的样本空间,事件A1,A2,An是样本空间的一个划分,满足:A1A2An.A1,A2,An两两互不相容,则称事件A1,A2,An组成样本空间的一个完备事件组.(2)全概率公式设S为随机试验的样本空间,A1,A2,An是两两互斥的事件,且有P(Ai)0,i1,2,n,AiS,则对任一事件B,有P(B)P(Ai)P
3、(B|Ai)称满足上述条件的A1,A2,An为完备事件组.4.独立重复试验与二项分布(1)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,其中Ai(i1,2,n)是第i次试验结果,则P(A1A2A3An)P(A1)P(A2)P(A3)P(An).(2)二项分布在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)nk(k0,1,2,n),此时称随机变量X服从二项分布,记作XB(n,p),并称p为成功概率.5.正态分布(1)正态分布的定义如果对于任何实数a,b(ab),随机变量X满足P(aXb),(x)dx,则称随机变量X服从正
4、态分布,记为XN(,2).其中,(x)e(0).(2)正态曲线的性质曲线位于x轴上方,与x轴不相交,与x轴之间的面积为1;曲线是单峰的,它关于直线x对称;曲线在x处达到峰值;当一定时,曲线的形状由确定,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.(3)正态总体在三个特殊区间内取值的概率值P(X)0.682_6;P(2X2)0.954_4;P(32c1)P(X2c1)P(Xc3),2c1c323,c.【真题体验】4.(2018全国卷)某群体中的每位成员使用移动支付的概率都为p,各成员的支付方式相互独立.设X为该群体的10位成员中使用移动支付的人数,D(
5、X)2.4,P(X4)P(X6),则p()A.0.7 B.0.6 C.0.4 D.0.3【答案】B【解析】由题意知,该群体的10位成员使用移动支付的概率分布符合二项分布,所以D(X)10p(1p)2.4,所以p0.6或p0.4.由P(X4)P(X6),得Cp4(1p)6Cp6(1p)4,即(1p)20.5,所以p0.6.5.(2019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得乙没有获得或甲没有获
6、得乙获得,则所求概率是.6.(2019青岛联考)已知随机变量XN(1,2),若P(X0)0.8,则P(X2)_.【答案】0.2【解析】随机变量X服从正态分布N(1,2),正态曲线关于x1对称,P(X2)P(X0)1P(X0)0.2.【考点聚焦】考点一条件概率与事件独立性【例1】 (1)(一题多解)从1,2,3,4,5中任取2个不同的数,事件A“取到的2个数之和为偶数”,事件B“取到的2个数均为偶数”,则P(B|A)()A. B. C. D.【答案】B【解析】法一P(A),P(AB)P(B).由条件概率计算公式,得P(B|A).法二事件A包括的基本事件:(1,3),(1,5),(3,5),(2,
7、4)共4个.事件AB发生的结果只有(2,4)一种情形,即n(AB)1.故由古典概型概率P(B|A). (2)(2019天津和平区质检)某企业有甲、乙两个研发小组,他们研发新产品成功的概率分别为和.现安排甲组研发新产品A,乙组研发新产品B.设甲、乙两组的研发相互独立.求至少有一种新产品研发成功的概率;若新产品A研发成功,预计企业可获利润120万元;若新产品B研发成功,预计企业可获利润100万元.求该企业可获利润的分布列.【答案】见解析【解析】记E甲组研发新产品成功,F乙组研发新产品成功,由题设知P(E),P(),P(F),P(),且事件E与F,E与,与F,与都相互独立.记H至少有一种新产品研发成
8、功,则,于是P()P()P(),故所求的概率为P(H)1P()1.设企业可获利润为X(万元),则X的可能取值为0,100,120,220,因为P(X0)P(),P(X100)P(F),P(X120)P(E),P(X220)P(EF).故所求的分布列为X0100120220P【规律方法】1.求条件概率的两种方法(1)利用定义,分别求P(A)和P(AB),得P(B|A),这是求条件概率的通法.(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),再求事件A与事件B的交事件中包含的基本事件数n(AB),得P(B|A).2.求相互独立事件同时发生的概率的主要方法(1)利用相互独立事件的概率乘
9、法公式直接求解.(2)正面计算较繁(如求用“至少”表述的事件的概率)或难以入手时,可从其对立事件入手计算.【训练1】 (1)(2019珠海一模)夏秋两季,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()A.0.05 B.0.007 5 C. D.(2)(2018濮阳二模)如图,已
10、知电路中4个开关闭合的概率都是,且是相互独立的,则灯亮的概率为()A. B. C. D.【答案】(1)C(2)C【解析】(1)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)0.15,P(AB)0.05,P(B|A).(2)灯泡不亮包括两种情况:四个开关都开,下边的2个都开,上边的2个中有一个开,灯泡不亮的概率是,灯亮和灯不亮是两个对立事件,灯亮的概率是1.考点二全概率公式【例2】 有一批同一型号的产品,已知其中由一厂生产的占30%,二厂生产的占50%,三厂生产的占20%,已知这三个厂的产品次品率分别为2%,1%,1%,问从这批产品中
11、任取一件是次品的概率是多少?【答案】见解析【解析】设事件A为“任取一件为次品”,事件Bi为“任取一件为i厂的产品”,i1,2,3.B1B2B3S,由全概率公式得P(A)P(A|B1)P(B1)P(A|B2)P(B2)P(A|B3)P(B3).P(B1)0.3,P(B2)0.5,P(B3)0.2,P(A|B1)0.02,P(A|B2)0.01,P(A|B3)0.01,故P(A)P(A|B1)P(B1)P(A|B2)P(B2)P(A|B3)P(B3)0.020.30.010.50.010.20.013.【规律方法】全概率公式是计算概率的一个很有用的公式,通常把B1,B2,Bn看成导致A发生的一组原
12、因.如若A是“次品”,必是n个车间生产了次品;若A是“某种疾病”,必是几种病因导致A发生;若A表示“被击中”,必有几种方式或几个人打中.(1)何时用全概率公式:多种原因导致事件的发生.(2)如何用全概率公式:将事件分解成两两不相容的完备事件组.(3)从本质上讲,全概率公式是加法公式与乘法公式的结合.【训练2】 一个盒子中有6只白球、4只黑球,从中不放回地每次任取1只,连取2次,求第二次取到白球的概率.【答案】见解析【解析】A第一次取到白球,B第二次取到白球.因为BABB,且AB与B互不相容,所以P(B)P(AB)P(B)P(A)P(B|A)P()P(B|)0.6.考点三独立重复试验与二项分布【
13、例3】 某食品厂为了检查一条自动包装流水线的生产情况,随机抽取该流水线上的40件产品作为样本称出它们的质量(单位:克),质量的分组区间为(490,495,(495,500,(510,515.由此得到样本的频率分布直方图(如下图).(1)根据频率分布直方图,求质量超过505克的产品数量;(2)在上述抽取的40件产品中任取2件,设X为质量超过505克的产品数量,求X的分布列;(3)从该流水线上任取2件产品,设Y为质量超过505克的产品数量,求Y的分布列.【答案】见解析【解析】(1)质量超过505克的产品的频率为50.0550.010.3,所以质量超过505克的产品数量为400.312(件).(2)
14、重量超过505的产品数量为12件,则重量未超过505克的产品数量为28件,X的取值为0,1,2,X服从超几何分布.P(X0),P(X1),P(X2),X的分布列为X012P(3)根据样本估计总体的思想,取一件产品,该产品的质量超过505克的概率为.从流水线上任取2件产品互不影响,该问题可看成2次独立重复试验,质量超过505克的件数Y的可能取值为0,1,2,且YB,P(Yk)C,所以P(Y0)C,P(Y1)C,P(Y2)C.Y的分布列为Y012P【规律方法】利用独立重复试验概率公式可以简化求概率的过程,但需要注意检查该概率模型是否满足公式P(Xk)Cpk(1p)nk的三个条件:(1)在一次试验中
15、某事件A发生的概率是一个常数p;(2)n次试验不仅是在完全相同的情况下进行的重复试验,而且各次试验的结果是相互独立的;(3)该公式表示n次试验中事件A恰好发生了k次的概率.【训练3】 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100 km/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100 km/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
16、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.【答案】见解析【解析】(1)平均车速不超过100 km/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100 km/h且为男性驾驶员的概率为,故XB.所以P(X0)C,P(X1)C,P(X2)C,P(X3)C.所以X的分布列为X01
17、23P考点四正态分布【例4】 (1)(2019郑州模拟)已知随机变量服从正态分布N(2,2),且P(4)0.8,则P(04)()A.0.6 B.0.4 C.0.3 D.0.2(2)(2019茂名一模)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10 000个点,则落入阴影部分的点的个数的估计值是()(注:若XN(,2),则P(X)68.26%,P(2X2)95.44%)A.7 539 B.6 038 C.7 028 D.6 587【答案】(1)A(2)D【解析】(1)因为随机变量服从正态分布N(2,2),2,得对称轴为x2,P(4)0.8,P(4)P(0)0.2
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