2019-2020年高三數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 12.6離散型隨機(jī)變量的均值與方差教案 理 新人教A版 .DOC
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2019-2020年高三數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 12.6離散型隨機(jī)變量的均值與方差教案 理 新人教A版 xx高考會(huì)這樣考 1.考查離散型隨機(jī)變量的均值的概念;2.利用均值解決一些實(shí)際問(wèn)題. 復(fù)習(xí)備考要這樣做 理解隨機(jī)變量的均值、的意義、作用,能解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題. 1. 離散型隨機(jī)變量的均值 若離散型隨機(jī)變量X的分布列為 X x1 x2 … xi … xn P p1 p2 … pi … pn 稱E(X)=x1p1+x2p2+…+xipi+…+xnpn為隨機(jī)變量X的均值或數(shù)學(xué)期望,它反映了離散型隨機(jī)變量取值的平均水平. 2. 兩點(diǎn)分布與二項(xiàng)分布的均值、方差 (1)若X服從兩點(diǎn)分布,則E(X)=__p__. (2)若X~B(n,p),則E(X)=__np_. [難點(diǎn)正本 疑點(diǎn)清源] 對(duì)均值(或數(shù)學(xué)期望)的理解 (1)期望是算術(shù)平均值概念的推廣,是概率意義下的平均. (2)E(X)是一個(gè)實(shí)數(shù),由X的分布列唯一確定,即X作為隨機(jī)變量是可變的,而E(X)是不變的,它描述X值取值的平均狀態(tài). (3)公式E(X)=x1p1+x2p2+…+xnpn直接給出了E(X)的求法,即隨機(jī)變量取值與相應(yīng)概率值分別相乘后相加.由此可知,求出隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望關(guān)鍵在于寫出它的分布列. 1. 若隨機(jī)變量ξ的分布列如下表,則E(ξ)的值為________. ξ 0 1 2 3 4 5 P 2x 3x 7x 2x 3x x 答案 解析 根據(jù)概率之和為1,求出x=, 則E(ξ)=02x+13x+…+5x=40x=. 2. (xx浙江)某畢業(yè)生參加人才招聘會(huì),分別向甲、乙、丙三個(gè)公司投遞了個(gè)人簡(jiǎn)歷.假定該畢業(yè)生得到甲公司面試的概率為,得到乙、丙兩公司面試的概率均為p,且三個(gè)公司是否讓其面試是相互獨(dú)立的,記X為該畢業(yè)生得到面試的公司個(gè)數(shù).若P(X=0)=,則隨機(jī)變量X的數(shù)學(xué)期望E(X)=________. 答案 解析 由題意知P(X=0)=(1-p)2=,∴p=. 隨機(jī)變量X的分布列為 X 0 1 2 3 P E(X)=0+1+2+3=. 3. 某射手射擊所得環(huán)數(shù)ξ的分布列如下: ξ 7 8 9 10 P x 0.1 0.3 y 已知ξ的期望E(ξ)=8.9,則y的值為 ( ) A.0.4 B.0.6 C.0.7 D.0.9 答案 A 解析 由 可得y=0.4. 4. 已知X的分布列為 X -1 0 1 P 設(shè)Y=2X+3,則E(Y)的值為 ( ) A. B.4 C.-1 D.1 答案 A 解析 E(X)=(-1)+0+1=-. ∴E(Y)=2E(X)+3=2+3=. 5. 口袋中有5只球,編號(hào)分別為1,2,3,4,5,從中任意取3只球,以X表示取出的球的最大號(hào)碼,則X的期望E(X)的值是 ( ) A.4 B.4.5 C.4.75 D.5 答案 B 解析 X的所有可能取值是3,4,5,且P(X=3)==,P(X=4)==,P(X=5)===, ∴E(X)=3+4+5=4.5. 題型一 離散型隨機(jī)變量的均值 例1 (xx湖北)根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),某工程施工期間的降水量X(單位:mm)對(duì)工期的影響如下表: 降水量X X<300 300≤X<700 700≤X<900 X≥900 工期延誤天數(shù)Y 0 2 6 10 歷年氣象資料表明,該工程施工期間降水量X小于300,700,900的概率分別為0.3,0.7,0.9.求: (1)工期延誤天數(shù)Y的均值; (2)在降水量X至少是300 mm的條件下,工期延誤不超過(guò)6天的概率. 思維啟迪:先求出降水量在各范圍內(nèi)的概率,再求對(duì)應(yīng)工期延誤天數(shù)的概率,列出Y的分布列. 解 (1)由已知條件和概率的加法公式有 P(X<300)=0.3, P(300≤X<700)=P(X<700)-P(X<300) =0.7-0.3=0.4, P(700≤X<900)=P(X<900)-P(X<700) =0.9-0.7=0.2, P(X≥900)=1-P(X<900)=1-0.9=0.1. 所以Y的分布列為 Y 0 2 6 10 P 0.3 0.4 0.2 0.1 于是,E(Y)=00.3+20.4+60.2+100.1=3; 故工期延誤天數(shù)Y的均值為3. (2)由概率的加法公式, 得P(X≥300)=1-P(X<300)=0.7, 又P(300≤X<900)=P(X<900)-P(X<300) =0.9-0.3=0.6. 由條件概率, 得P(Y≤6|X≥300)=P(X<900|X≥300) ===. 故在降水量X至少是300 mm的條件下,工期延誤不超過(guò)6天的概率是. 探究提高 (1)求離散型隨機(jī)變量的均值關(guān)鍵是確定隨機(jī)變量的所有可能值,寫出隨機(jī)變量的分布列,正確運(yùn)用均值公式進(jìn)行計(jì)算. (2)概率與統(tǒng)計(jì)的結(jié)合是高考的熱點(diǎn),熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí),理解二者的聯(lián)系是解題的關(guān)鍵. 某中學(xué)在高三開設(shè)了4門選修課,每個(gè)學(xué)生必須且只需選修1門選修課.對(duì)于該年級(jí)的甲、乙、丙3名學(xué)生,回答下面的問(wèn)題: (1)求這3名學(xué)生選擇的選修課互不相同的概率; (2)某一選修課被這3名學(xué)生選修的人數(shù)的數(shù)學(xué)期望. 解 (1)3名學(xué)生選擇的選修課互不相同的概率:p1==; (2)設(shè)某一選修課被這3名學(xué)生選擇的人數(shù)為ξ, 則ξ=0,1,2,3.P(ξ=0)==, P(ξ=1)==, P(ξ=2)==, P(ξ=3)==. 所以ξ的分布列為 Ξ 0 1 2 3 P 數(shù)學(xué)期望E(ξ)=0+1+2+3=. 題型二 二項(xiàng)分布的均值 例2 某人投彈命中目標(biāo)的概率p=0.8. (1)求投彈一次,命中次數(shù)X的均值; (2)求重復(fù)10次投彈時(shí)命中次數(shù)Y的均值. 思維啟迪:投彈一次,X服從兩點(diǎn)分布;重復(fù)10次,Y服從二項(xiàng)分布. 解 (1)隨機(jī)變量X的分布列為 X 0 1 P 0.2 0.8 因?yàn)閄服從兩點(diǎn)分布,故E(X)=p=0.8. (2)由題意知,命中次數(shù)Y服從二項(xiàng)分布, 即Y~B(10,0.8), ∴E(Y)=np=100.8=8. 探究提高 若X~B(n,p),則E(X)=np,可直接利用方式. 有一種舞臺(tái)燈,外形是正六棱柱ABCDEF—A1B1C1D1E1F1,在其每一個(gè)側(cè)面上(不在棱上)安裝5只顏色各異的彩燈,假若每只燈正常發(fā)光的概率是,若一個(gè)面上至少有3只燈發(fā)光,則不需要維修,否則需要更換這個(gè)面.假定更換一個(gè)面需100元,用ξ表示維修一次的費(fèi)用. (1)求面ABB1A1需要維修的概率; (2)寫出ξ的分布列,并求ξ的數(shù)學(xué)期望. 解 (1)P1=C5+C5+C5=. (2)∵ξ~B, P6(0)=,P6(1)=, P6(2)=,P6(3)=,P6(4)=, P6(5)=,P6(6)=, ∴ξ的分布列為 ξ 0 100 200 300 400 500 600 P E(ξ)=1006=300(元). 題型三 均值與方差的應(yīng)用 例3 現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)項(xiàng)目,對(duì)甲項(xiàng)目每投資10萬(wàn)元,一年后利潤(rùn)是1.2萬(wàn)元、1.18萬(wàn)元、1.17萬(wàn)元的概率分別為、、;已知乙項(xiàng)目的利潤(rùn)與產(chǎn)品價(jià)格的調(diào)整有關(guān),在每次調(diào)整中,價(jià)格下降的概率都是p(01.18, 整理得(p+0.4)(p-0.3)<0,解得-0.4
1.75,則p的取值范圍是 ( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 由已知條件可得P(X=1)=p,P(X=2)=(1-p)p,P(X=3)=(1-p)2p+(1-p)3=(1-p)2,
則E(X)=P(X=1)+2P(X=2)+3P(X=3)=p+2(1-p)p+3(1-p)2=p2-3p+3>1.75,解得p>或p<,又由p∈(0,1),可得p∈.
二、填空題(每小題5分,共15分)
5. 在籃球比賽中,罰球命中1次得1分,不中得0分.如果某運(yùn)動(dòng)員罰球命中的概率為0.7,那么他罰球1次的得分X的均值是________.
答案 0.7
解析 E(X)=10.7+00.3=0.7.
6. 有一批產(chǎn)品,其中有12件正品和4件次品,有放回地任取3件,若X表示取到次品的件數(shù),則D(X)=________.
答案
解析 由題意知取到次品的概率為,
∴X~B,
∴D(X)=3=.
7. (xx上海)馬老師從課本上抄錄一個(gè)隨機(jī)變量ξ的概率分布列如下表:
x
1
2
3
P(ξ=x)
?
!
?
請(qǐng)小牛同學(xué)計(jì)算ξ的數(shù)學(xué)期望.盡管“!”處完全無(wú)法看清,且兩個(gè)“?”處字跡模糊,但能斷定這兩個(gè)“?”處的數(shù)值相同.據(jù)此,小牛給出了正確答案E(ξ)=________.
答案 2
解析 設(shè)“?”處的數(shù)值為x,則“!”處的數(shù)值為1-2x,則
E(ξ)=1x+2(1-2x)+3x=x+2-4x+3x=2.
三、解答題(共22分)
8. (10分)為了某項(xiàng)大型活動(dòng)能夠安全進(jìn)行,警方從武警訓(xùn)練基地挑選防爆警察,從體能、射擊、反應(yīng)三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),如果這三項(xiàng)中至少有兩項(xiàng)通過(guò)即可入選.假定某基地有4名武警戰(zhàn)士(分別記為A、B、C、D)擬參加挑選,且每人能通過(guò)體能、射擊、反應(yīng)的概率分別為,,.這三項(xiàng)測(cè)試能否通過(guò)相互之間沒有影響.
(1)求A能夠入選的概率;
(2)規(guī)定:按入選人數(shù)得訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)(每入選1人,則相應(yīng)的訓(xùn)練基地得到3 000元的訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)),求該基地得到訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)的分布列與數(shù)學(xué)期望.
解 (1)設(shè)A通過(guò)體能、射擊、反應(yīng)分別記為事件M、N、P,則A能夠入選包含以下幾個(gè)互斥事件:MN,MP,NP,MNP.
∴P(A)=P(MN)+P(MP)+P(NP)+P(MNP)
=+++==.
所以,A能夠入選的概率為.
(2)P(沒有入選任何人)=4=,
P(入選了一人)=C3=,
P(入選了兩人)=C22=,
P(入選了三人)=C3=,
P(入選了四人)=C4=,
記ξ表示該訓(xùn)練基地得到的訓(xùn)練經(jīng)費(fèi),該基地得到訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)的分布列為
ξ
0
3 000
6 000
9 000
12 000
P
E(ξ)=3 000+6 000+9 000+12 000
=8 000(元)
所以,該基地得到訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)的數(shù)學(xué)期望為8 000元.
9. (12分)(xx重慶)某市公租房的房源位于A、B、C三個(gè)片區(qū).設(shè)每位申請(qǐng)人只申請(qǐng)其中一個(gè)片區(qū)的房源,且申請(qǐng)其中任一個(gè)片區(qū)的房源是等可能的,求該市的任4位申請(qǐng)人中:
(1)恰有2人申請(qǐng)A片區(qū)房源的概率;
(2)申請(qǐng)的房源所在片區(qū)的個(gè)數(shù)ξ的分布列與期望.
解 (1)方法一 所有可能的申請(qǐng)方式有34種,恰有2人申請(qǐng)A片區(qū)房源的申請(qǐng)方式有C22種,從而恰有2人申請(qǐng)A片區(qū)房源的概率為=.
方法二 設(shè)對(duì)每位申請(qǐng)人的觀察為一次試驗(yàn),這是4次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn).
記“申請(qǐng)A片區(qū)房源”為事件A,則P(A)=.
從而,由獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中事件A恰發(fā)生k次的概率計(jì)算公式知,恰有2人申請(qǐng)A片區(qū)房源的概率為
P4(2)=C22=.
(2)ξ的所有可能值為1,2,3.又P(ξ=1)==,
P(ξ=2)==
,
P(ξ=3)==.
綜上知,ξ的分布列為
ξ
1
2
3
P
從而有E(ξ)=1+2+3=.
B組 專項(xiàng)能力提升
(時(shí)間:25分鐘,滿分:43分)
一、選擇題(每小題5分,共15分)
1. 隨機(jī)變量ξ的分布列如下表,則E(5ξ+4)等于 ( )
ξ
0
2
4
P
0.3
0.2
0.5
A.16 B.11 C.2.2 D.2.3
答案 A
解析 根據(jù)題意,由已知表格可求得
E(ξ)=00.3+20.2+40.5=2.4,
故E(5ξ+4)=5E(ξ)+4=52.4+4=16.
2. 已知拋物線y=ax2+bx+c (a≠0)的對(duì)稱軸在y軸的左側(cè),其中a,b,c∈{-3,-2,-1,0,1,2,3},在這些拋物線中,記隨機(jī)變量ξ=|a-b|的取值,則ξ的數(shù)學(xué)期望E(ξ)為
( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 ∵拋物線的對(duì)稱軸在y軸的左側(cè),
∴-<0,即>0,也就是a,b必須同號(hào),
∴ξ的分布列為
ξ
0
1
2
P
∴E(ξ)=0+1+2=.
3. 一個(gè)籃球運(yùn)動(dòng)員投籃一次得3分的概率為a,得2分的概率為b,不得分的概率為c(a、b、c∈(0,1)),已知他投籃一次得分的均值為2,則+的最小值為 ( )
A. B. C. D.
答案 D
解析 由已知得,3a+2b+0c=2,
即3a+2b=2,其中0
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