2018-2019版高中數(shù)學 第二章 隨機變量及其分布 習題課 離散型隨機變量的均值學案 新人教A版選修2-3.doc
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習題課 離散型隨機變量的均值 學習目標 1.進一步熟練掌握均值公式及性質.2.能利用隨機變量的均值解決實際生活中的有關問題. 類型一 放回與不放回問題的均值 例1 在10件產品中有2件次品,連續(xù)抽3次,每次抽1件,求: (1)不放回抽樣時,抽取次品數(shù)ξ的均值; (2)放回抽樣時,抽取次品數(shù)η的均值. 考點 二項分布的計算及應用 題點 二項分布與超幾何分布的識別 解 (1)方法一 P(ξ=0)==; P(ξ=1)==; P(ξ=2)==. ∴隨機變量ξ的分布列為 ξ 0 1 2 P E(ξ)=0+1+2=. 方法二 由題意知P(ξ=k)=(k=0,1,2), ∴隨機變量ξ服從超幾何分布,n=3,M=2,N=10, ∴E(ξ)===. (2)由題意知1次取到次品的概率為=, 隨機變量η服從二項分布η~B, ∴E(η)=3=. 反思與感悟 不放回抽樣服從超幾何分布,放回抽樣服從二項分布,求均值可利用公式代入計算. 跟蹤訓練1 甲袋和乙袋中都裝有大小相同的紅球和白球,已知甲袋中共有m個球,乙袋中共有2m個球,從甲袋中摸出1個球為紅球的概率為,從乙袋中摸出1個球為紅球的概率為P2. (1)若m=10,求甲袋中紅球的個數(shù); (2)若將甲、乙兩袋中的球裝在一起后,從中摸出1個紅球的概率是,求P2的值; (3)設P2=,若從甲、乙兩袋中各自有放回地摸球,每次摸出1個球,并且從甲袋中摸1次,從乙袋中摸2次.設ξ表示摸出紅球的總次數(shù),求ξ的分布列和均值. 考點 常見的幾種均值 題點 相互獨立事件的均值 解 (1)設甲袋中紅球的個數(shù)為x, 依題意得x=10=4. (2)由已知,得=,解得P2=. (3)ξ的所有可能取值為0,1,2,3. P(ξ=0)==, P(ξ=1)=+C=, P(ξ=2)=C+2=, P(ξ=3)=2=. 所以ξ的分布列為 ξ 0 1 2 3 P 所以E(ξ)=0+1+2+3=. 類型二 與排列、組合有關的分布列的均值 例2 如圖所示,從A1(1,0,0),A2(2,0,0),B1(0,1,0),B2(0,2,0),C1 (0,0,1),C2(0,0,2)這6個點中隨機選取3個點,將這3個點及原點O兩兩相連構成一個“立體”,記該“立體”的體積為隨機變量V(如果選取的3個點與原點在同一個平面內,此時“立體”的體積V=0). (1)求V=0的概率; (2)求均值E(V). 考點 常見的幾種均值 題點 與排列、組合有關的隨機變量的均值 解 (1)從6個點中隨機選取3個點總共有C=20(種)取法,選取的3個點與原點在同一個平面內的取法有CC=12(種), 因此V=0的概率為P(V=0)==. (2)V的所有可能取值為0,,,,, 則P(V=0)=,P==, P==, P==, P==. 因此V的分布列為 V 0 P 所以E(V)=0++++=. 反思與感悟 解此類題的關鍵是搞清離散型隨機變量X取每個值時所對應的隨機事件,然后利用排列、組合知識求出X取每個值時的概率,利用均值的公式便可得到. 跟蹤訓練2 某位同學記住了10個數(shù)學公式中的m(m≤10)個,從這10個公式中隨機抽取3個,若他記住2個的概率為. (1)求m的值; (2)分別求他記住的數(shù)學公式的個數(shù)X與沒記住的數(shù)學公式的個數(shù)Y的均值E(X)與E(Y),比較E(X)與E(Y)的關系,并加以說明. 考點 超幾何分布的均值 題點 超幾何分布的均值 解 (1)P(X=2)==, 即m(m-1)(10-m)=120,且m≥2. 所以m的值為6. (2)由原問題知,E(X)=0+1+2+3=, 沒記住的數(shù)學公式有10-6=4個,故Y的可能取值為0,1,2,3. P(Y=0)==, P(Y=1)==, P(Y=2)==, P(Y=3)==, 所以Y的分布列為 Y 0 1 2 3 P E(Y)=0+1+2+3=, 由E(X)=,E(Y)=得出 ①E(X)>E(Y).說明記住公式個數(shù)的均值大于沒記住公式個數(shù)的均值. ②E(X)+E(Y)=3.說明記住和沒記住的均值之和等于隨機抽取公式的個數(shù). 類型三 與互斥、獨立事件有關的分布列的均值 例3 某學生需依次進行身體體能和外語兩個項目的訓練及考核.每個項目只有一次補考機會,補考不及格者不能進入下一個項目的訓練(即淘汰),若該學生身體體能考核合格的概率是,外語考核合格的概率是,假設每一次考核是否合格互不影響. 假設該生不放棄每一次考核的機會.用ξ表示其參加補考的次數(shù),求隨機變量ξ的均值. 考點 常見的幾種均值 題點 相互獨立事件的均值 解 ξ的可能取值為0,1,2. 設該學生第一次,第二次身體體能考核合格分別為事件A1,A2,第一次,第二次外語考核合格分別為事件B1,B2, 則P(ξ=0)=P(A1B1)==, P(ξ=2)=P(1A21 B2)+P(1A21 2) =+=. 根據(jù)分布列的性質,可知P(ξ=1)=1-P(ξ=0)-P(ξ=2)=. 所以ξ的分布列為 ξ 0 1 2 P E(ξ)=0+1+2=. 反思與感悟 若隨機變量取某一值的概率較為復雜或不好求時,可以利用分布列的性質求其概率. 跟蹤訓練3 甲、乙兩人進行圍棋比賽,每局比賽甲勝的概率為,乙勝的概率為,沒有和棋,采用五局三勝制,規(guī)定某人先勝三局則比賽結束,求比賽局數(shù)X的均值. 考點 常見的幾種均值 題點 相互獨立事件的均值 解 由題意,得X的所有可能取值是3,4,5. 則P(X=3)=C3+C3=, P(X=4)=C2+C2=, P(X=5)=C22+C22=. 所以X的分布列為 X 3 4 5 P E(X)=3+4+5=. 類型四 均值問題的實際應用 例4 某公司計劃購買2臺機器,該種機器使用三年后即被淘汰.機器有一易損零件,在購進機器時,可以額外購買這種零件作為備件,每個200元.在機器使用期間,如果備件不足再購買,則每個500元.現(xiàn)需決策在購買機器時應同時購買幾個易損零件,為此搜集并整理了100臺這種機器在三年使用期內更換的易損零件數(shù),得下面柱狀圖: 以這100臺機器更換的易損零件數(shù)的頻率代替1臺機器更換的易損零件數(shù)發(fā)生的概率,記X表示2臺機器三年內共需更換的易損零件數(shù),n表示購買2臺機器的同時購買的易損零件數(shù). (1)求X的分布列; (2)若要求P(X≤n)≥0.5,確定n的最小值; (3)以購買易損零件所需費用的均值為決策依據(jù),在n=19與n=20之中選其一,應選用哪個? 考點 離散型隨機變量的均值的性質 題點 均值在實際中的應用 解 (1)由柱狀圖并以頻率代替概率可得,1臺機器在三年內需更換的易損零件數(shù)為8,9,10,11的概率分別為0.2,0.4,0.2,0.2,且X的可能取值為16,17,18,19,20,21,22,從而 P(X=16)=0.20.2=0.04; P(X=17)=20.20.4=0.16; P(X=18)=20.20.2+0.40.4=0.24; P(X=19)=20.20.2+20.40.2=0.24; P(X=20)=20.20.4+0.20.2=0.2; P(X=21)=20.20.2=0.08; P(X=22)=0.20.2=0.04. 所以X的分布列為 X 16 17 18 19 20 21 22 P 0.04 0.16 0.24 0.24 0.2 0.08 0.04 (2)由(1)知P(X≤18)=0.44,P(X≤19)=0.68,故n的最小值為19. (3)記Y表示2臺機器在購買易損零件上所需的費用(單位:元). 當n=19時, E(Y)=192000.68+(19200+500)0.2+(19200+2500)0.08+(19200+3500)0.04=4 040. 當n=20時, E(Y)=202000.88+(20200+500)0.08+(20200+2500)0.04=4 080. 可知當n=19時所需費用的均值小于當n=20時所需費用的均值,故應選n=19. 反思與感悟 解答概率模型的三個步驟 (1)審題,確定實際問題是哪一種概率模型,可能用到的事件類型,所用的公式有哪些. (2)確定隨機變量的分布列,計算隨機變量的均值. (3)對照實際意義,回答概率、均值等所表示的結論. 跟蹤訓練4 某商場經(jīng)銷某商品,根據(jù)以往資料統(tǒng)計,顧客采用的付款期數(shù)ξ的分布列為 ξ 1 2 3 4 5 P 0.4 0.2 0.2 0.1 0.1 商場經(jīng)銷一件該商品,采用1期付款,其利潤為200元;分2期或3期付款,其利潤為250元;分4期或5期付款,其利潤為300元.η表示經(jīng)銷一件該商品的利潤. (1)求事件A“購買該商品的3位顧客中,至少有1位采用1期付款”的概率P(A); (2)求η的分布列及均值E(η). 考點 離散型隨機變量的均值的性質 題點 均值在實際中的應用 解 (1)由A表示事件“購買該商品的3位顧客中至少有1位采用1期付款”知,表示事件“購買該商品的3位顧客中無人采用1期付款”. P()=(1-0.4)3=0.216, P(A)=1-P()=1-0.216=0.784. (2)η的可能取值為200,250,300. P(η=200)=P(ξ=1)=0.4, P(η=250)=P(ξ=2)+P(ξ=3)=0.2+0.2=0.4, P(η=300)=P(ξ=4)+P(ξ=5)=0.1+0.1=0.2, 因此η的分布列為 η 200 250 300 P 0.4 0.4 0.2 E(η)=2000.4+2500.4+3000.2=240(元). 1.若隨機變量X的分布列如下表所示,則E(X)等于( ) X 0 1 2 3 4 5 P 2x 3x 7x 2x 3x x A. B. C. D. 考點 離散型隨機變量的均值的概念與計算 題點 離散型隨機變量均值的計算 答案 C 解析 因為2x+3x+7x+2x+3x+x=18x=1,所以x=,因此E(X)=02x+13x+27x+32x+43x+5x=40x=40=. 2.某一供電網(wǎng)絡有n個用電單位,每個單位在一天中用電的機會是p,則供電網(wǎng)絡中一天平均用電的單位個數(shù)是( ) A.np(1-p) B.np C.n D.p(1-p) 考點 二項分布、兩點分布的均值 題點 二項分布的均值 答案 B 解析 用電單位X~B(n,p),∴E(X)=np. 3.口袋中有編號分別為1,2,3的三個大小和形狀相同的小球,從中任取2個,則取出的球的最大編號X的均值為( ) A. B. C.2 D. 考點 超幾何分布的均值 題點 超幾何分布的均值 答案 D 解析 X可能取值為2,3.P(X=2)==,P(X=3)==.所以E(X)=2+3=+2=.故選D. 4.某學校高一年級男生人數(shù)占該年級學生人數(shù)的40%.在一次考試中,男、女生平均分數(shù)是75,80,則這次考試該年級學生平均分數(shù)為________. 考點 離散型隨機變量的均值的概念與計算 題點 離散型隨機變量均值的計算 答案 78 解析 平均成績?yōu)?5+80=78. 5.某銀行規(guī)定,一張銀行卡若在一天內出現(xiàn)3次密碼嘗試錯誤,該銀行卡將被鎖定,小王到該銀行取錢時,發(fā)現(xiàn)自己忘記了銀行卡的密碼,但可以確認該銀行卡的正確密碼是他常用的6個密碼之一,小王決定從中不重復地隨機選擇1個進行嘗試.若密碼正確,則結束嘗試;否則繼續(xù)嘗試,直至該銀行卡被鎖定. (1)求當天小王的該銀行卡被鎖定的概率; (2)設當天小王用該銀行卡嘗試密碼的次數(shù)為X,求X的分布列和均值. 考點 常見的幾種均值 題點 相互獨立事件的均值 解 (1)設“當天小王的該銀行卡被鎖定”的事件為A,則P(A)==. (2)依題意,得X所有可能的取值是1,2,3,又P(X=1)=,P(X=2)==,P(X=3)=1=.所以X的分布列為 X 1 2 3 P 所以E(X)=1+2+3=. 1.實際問題中的均值問題 均值在實際中有著廣泛的應用,如體育比賽的安排和成績預測,消費預測,工程方案的預測,產品合格率的預測,投資收益等,都可以通過隨機變量的均值來進行估計. 2.概率模型的解答步驟 (1)審題,確定實際問題是哪一種概率模型,可能用到的事件類型,所用的公式有哪些. (2)確定隨機變量的分布列,計算隨機變量的均值. (3)對照實際意義,回答概率、均值等所表示的結論. 一、選擇題 1.已知X~B,Y~B,且E(X)=15,則E(Y)等于( ) A.5 B.10 C.15 D.20 考點 二項分布、兩點分布的均值 題點 二項分布的均值 答案 B 解析 E(X)=n=15,∴n=30,∴E(Y)=30=10. 2.甲、乙兩臺自動車床生產同種標準的零件,X表示甲車床生產1 000件產品中的次品數(shù),Y表示乙車床生產1 000件產品中的次品數(shù),經(jīng)過一段時間的考察,X,Y的分布列分別是: X 0 1 2 3 P 0.7 0.1 0.1 0.1 Y 0 1 2 3 P 0.5 0.3 0.2 0 據(jù)此判定( ) A.甲比乙質量好 B.乙比甲質量好 C.甲與乙質量一樣 D.無法判定 考點 離散型隨機變量的均值的性質 題點 均值在實際中的應用 答案 A 解析 E(X)=00.7+10.1+20.1+30.1=0.6,E(Y)=00.5+10.3+20.2+30=0.7. 顯然E(X)- 配套講稿:
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