高考数学复习 17-18版 附加题部分 第1章 第60课 离散型随机变量及其概率分布

高考数学复习 17-18版 附加题部分 第1章 第60课 离散型随机变量及其概率分布

第60课 离散型随机变量及其概率分布 ‎[最新考纲]‎ 内容 要求 A B C 离散型随机变量及其分布列 ‎√‎ 超几何分布 ‎√‎ ‎1．离散型随机变量 随着试验结果变化而变化的变量称为随机变量，所有取值可以一一列出的随机变量，称为离散型随机变量．‎ ‎2．离散型随机变量的分布列及性质 ‎(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(i＝1,2，…，n)的概率P(X＝xi)＝pi，则下表称为离散型随机变量X的概率分布.‎ X x1‎ x2‎ ‎…‎ xi ‎…‎ xn P p1‎ p2‎ ‎…‎ pi ‎…‎ pn ‎(2)离散型随机变量的概率分布的性质：‎ ‎①pi≥0(i＝1,2，…，n)；②p1＋p2＋p3＋…＋pn＝1.‎ ‎3．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，其概率分布为 X ‎0‎ ‎1‎ P ‎1－p p ‎，其中p＝P(X＝1)称为成功概率．‎ ‎(2)超几何分布 一般地，设有N件产品，其中有M(M≤N)件次品．从中任取n(n≤N ‎)件产品，用X表示取出的n件产品中次品的件数，那么P(X＝r)＝(r＝0,1,2，…，l)．‎ 即 X ‎0‎ ‎1‎ ‎…‎ l P ‎…‎ 其中l＝min(n，M)，且n≤N，M≤N，n，M，N∈N＋.‎ 如果一个随机变量X的概率分布具有上表的形式，则称随机变量X服从超几何分布．‎ ‎1．(思考辨析)判断下列结论的正误．(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)离散型随机变量的概率分布中，各个概率之和可以小于1.(　　)‎ ‎(2)离散型随机变量的各个可能值表示的事件是彼此互斥的．(　　)‎ ‎(3)如果随机变量X的概率分布由下表给出，则它服从两点分布．(　　)‎ X ‎2‎ ‎5‎ P ‎0.3‎ ‎0.7‎ ‎(4)从4名男演员和3名女演员中选出4人，其中女演员的人数X服从超几何分布．(　　)‎ ‎[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√‎ ‎2．(教材改编)抛掷甲、乙两颗骰子，所得点数之和为X，那么X＝4表示的基本事件是________．(填序号)‎ ‎①一颗是3点，一颗是1点 ‎②两颗都是2点 ‎③一颗是3点，一颗是1点或两颗都是2点 ‎④甲是3点，乙是1点或甲是1点，乙是3点或两颗都是2点 ‎④　[甲是3点，乙是1点与甲是1点，乙是3点是试验的两个不同结果．]‎ ‎3．设随机变量X的概率分布如下：‎ X ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ P p 则p等于________．‎ 　[由分布列的性质，＋＋＋＋p＝1.‎ ‎∴p＝1－＝.]‎ ‎4．设随机变量X等可能取值1,2,3，…，n，如果P(X＜4)＝0.3，那么n＝________.‎ ‎10　[由于随机变量X等可能取1,2,3，…，n，∴取到每个数的概率均为，∴P(X＜4)＝P(X＝1)＋P(X＝2)＋P(X＝3)＝＝0.3，∴n＝10.]‎ ‎5．从装有3个红球，2个白球的袋中随机取出2个球，设其中有X个红球，则随机变量X的概率分布为________.‎ X ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ P ‎0.1‎ ‎0.6‎ ‎0.3‎ ‎[依题意，随机变量X的可能取值为0,1,2.‎ 则P(X＝0)＝＝0.1，P(X＝1)＝＝0.6，‎ P(X＝2)＝＝0.3.‎ 故X的概率分布为 X ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ P ‎0.1‎ ‎0.6‎ ‎0.3‎ ‎]‎ 离散型随机变量概率分布的性质 ‎　设离散型随机变量X的概率分布为 X ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ P ‎0.2‎ ‎0.1‎ ‎0.1‎ ‎0.3‎ m 求随机变量η＝|X－1|的概率分布．‎ ‎[解]　由概率分布的性质，知 ‎0．2＋0.1＋0.1＋0.3＋m＝1，∴m＝0.3.‎ 列表 X ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎|X－1|‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎∴P(η＝1)＝P(X＝0)＋P(X＝2)＝0.2＋0.1＝0.3，‎ P(η＝0)＝P(X＝1)＝0.1，P(η＝2)＝0.3，P(η＝3)＝0.3.‎ 因此η＝|X－1|的概率分布为 η ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ P ‎0.1‎ ‎0.3‎ ‎0.3‎ ‎0.3‎ ‎[规律方法]　1.利用分布列中各概率之和为“‎1”‎可求参数的值，此时要注意检验，以保证两个概率值均为非负数．‎ ‎2．若X是随机变量，则η＝|X一1|仍然是随机变量，求它的分布列可先求出相应随机变量的值，再根据互斥事件概率加法求对应的事件概率，进而写出概率分布．‎ ‎[变式训练1]　随机变量X的概率分布如下：‎ X ‎－1‎ ‎0‎ ‎1‎ P a b c 其中a，b，c成等差数列，则P(|X|＝1)＝________. 【导学号：62172326】‎ 　[由题意知 所以2b＋b＝1，则b＝，因此a＋c＝.‎ 所以P(|X|＝1)＝P(X＝－1)＋P(X＝1)＝a＋c＝.]‎ 离散型随机变量的概率分布 ‎　(2015·安徽高考改编)已知2件次品和3件正品混放在一起，现需要通过检测将其区分，每次随机检测一件产品，检测后不放回，直到检测出2件次品或者检测出3件正品时检测结束．‎ ‎(1)求第一次检测出的是次品且第二次检测出的是正品的概率；‎ ‎(2)已知每检测一件产品需要费用100元，设X 表示直到检测出2件次品或者检测出3件正品时所需要的检测费用(单位：元)，求X的概率分布．‎ ‎[解]　(1)记“第一次检测出的是次品且第二次检测出的是正品”为事件A，P(A)＝＝.‎ ‎(2)X的可能取值为200,300,400.‎ P(X＝200)＝＝，P(X＝300)＝＝，‎ P(X＝400)＝1－P(X＝200)－P(X＝300)‎ ‎＝1－－＝＝.‎ 故X的概率分布为 X ‎200‎ ‎300‎ ‎400‎ P ‎[规律方法]　1.求随机变量的概率分布的主要步骤：‎ ‎(1)明确随机变量的取值，并确定随机变量服从何种概率分布；‎ ‎(2)求每一个随机变量取值的概率；‎ ‎(3)列成表格，写出概率分布，其中的关键是第(2)步．‎ ‎2．本题在计算中注意两点：(1)充分利用排列与组合知识准确计算古典概型的概率；(2)灵活运用概率分布的性质求P(X＝400)的概率，简化了计算．‎ ‎[变式训练2]　(2016·天津高考改编)某小组共10人，利用假期参加义工活动．已知参加义工活动次数为1,2,3的人数分别为3,3,4.现从这10人中随机选出2人作为该组代表参加座谈会．‎ ‎(1)设A为事件“选出的2人参加义工活动次数之和为‎4”‎，求事件A发生的概率；‎ ‎(2)设X为选出的2人参加义工活动次数之差的绝对值，求随机变量X的概率分布．‎ ‎[解]　(1)由已知，有P(A)＝＝.‎ 所以，事件A发生的概率为.‎ ‎(2)随机变量X的所有可能取值为0,1,2.‎ P(X＝0)＝＝，‎ P(X＝1)＝＝，‎ P(X＝2)＝＝.‎ 所以，随机变量X的概率分布为 X ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ P 超几何分布 ‎　为推动乒乓球运动的发展，某乒乓球比赛允许不同协会的运动员组队参加．现有来自甲协会的运动员3名，其中种子选手2名；乙协会的运动员5名，其中种子选手3名．从这8名运动员中随机选择4人参加比赛. ‎ ‎(1)设A为事件“选出的4人中恰有2名种子选手，且这2名种子选手来自同一个协会”，求事件A发生的概率；(2)设X为选出的4人中种子选手的人数，求随机变量X的概率分布. 【导学号：62172327】‎ ‎[解]　(1)由已知，有P(A)＝＝.‎ 所以，事件A发生的概率为.‎ ‎(2)随机变量X的所有可能取值为1,2,3,4.‎ P(X＝k)＝(k＝1,2,3,4)．‎ 则P(X＝1)＝＝，P(X＝2)＝＝，‎ P(X＝3)＝＝，P(X＝4)＝＝.‎ 所以随机变量X的概率分布为 X ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ P ‎[规律方法]　1.超几何分布是一种特殊的概率分布，其分布列可由公式直接给出．具有两个特点：(1)是不放回抽样问题；(2)随机变量为抽到的某类个体的个数．‎ ‎2．超几何分布应用的条件：(1)考察对象分两类；(2)已知各类对象的个数；(3)从中抽取若干个个体，考查某类个体个数ξ的概率分布，其实质是古典概型问题．‎ ‎[变式训练3]　端午节吃粽子是我国的传统习俗．设一盘中装有10个粽子，其中豆沙粽2个，肉粽3个，白粽5个，这三种粽子的外观完全相同．从中任意选取3个．‎ ‎(1)求三种粽子各取到1个的概率；‎ ‎(2)设X表示取到的豆沙粽个数，求X的概率分布．‎ ‎[解]　(1)令A表示事件“三种粽子各取到1个”，则由古典概型的概率计算公式有P(A)＝＝.‎ ‎(2)X的所有可能值为0,1,2，且 P(X＝0)＝＝，‎ P(X＝1)＝＝，‎ P(X＝2)＝＝.‎ 综上知，X的概率分布为 X ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ P ‎[思想与方法]‎ ‎1．对于随机变量X的研究，需要了解随机变量能取哪些值以及取这些值或取某一个集合内的值的概率，对于离散型随机变量，它的分布正是指出了随机变量X的取值范围以及取这些值的概率．‎ ‎2．求离散型随机变量的概率分布，首先要根据具体情况确定X的取值情况，然后利用排列、组合与概率知识求出X取各个值的概率．‎ ‎[易错与防范]‎ ‎1．对于分布列易忽视其性质p1＋p2＋…＋pn＝1及pi≥0(i＝1,2，…，n)，其作用是求随机变量取某个值的概率或检验所求离散型随机变量的概率分布是否正确．‎ ‎2．确定离散型随机变量的取值时，易忽视各个可能取值表示的事件是彼此互斥的．‎ ‎3．概率分布的结构为两行，第一行为随机变量X所有可能取得的值；第二行是对应于随机变量X的值的事件发生的概率．‎ 课时分层训练(四)‎ A组　基础达标 ‎(建议用时：30分钟)‎ ‎1．设随机变量X的概率分布为P＝ak(k＝1,2,3,4,5)．‎ ‎(1)求a；‎ ‎(2)求P；‎ ‎(3)求P. 【导学号：62172328】‎ ‎[解]　(1)由概率分布的性质，‎ 得P＋P＋P＋P＋P(X＝1)＝a＋2a＋3a＋4a＋5a＝1，所以a＝.‎ ‎(2)P＝P＋P＋P(X＝1)＝3×＋4×＋5×＝.‎ ‎(3)P＝P＋P＋P＝＋＋＝＝.‎ ‎2．一袋中装有10个大小相同的黑球和白球，已知从袋中任意摸出2个球，至少得到1个白球的概率是.‎ ‎(1)求白球的个数；‎ ‎(2)从袋中任意摸出3个球，记得到白球的个数为X，求随机变量X的概率分布．‎ ‎[解]　(1)记“从袋中任意摸出2个球，至少得到1个白球”为事件A，设袋中白球的个数为x，‎ 则P(A)＝1－＝，得到x＝5.故白球有5个．‎ ‎(2)X服从超几何分布，‎ P(X＝k)＝，k＝0,1,2,3.‎ 于是可得其概率分布为 X ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ P ‎3.(2017·南京模拟)若n是一个三位正整数，且n的个位数字大于十位数字，十位数字大于百位数字，则称n为“三位递增数”(如137,359,567等)．‎ 在某次数学趣味活动中，每位参加者需从所有的“三位递增数”中随机抽取1个数，且只能抽取一次．得分规则如下：若抽取的“三位递增数”的三个数字之积不能被5整除，参加者得0分；若能被5整除，但不能被10整除，得－1分；若能被10整除，得1分．‎ ‎(1)写出所有个位数字是5的“三位递增数”；‎ ‎(2)若甲参加活动，求甲得分X的概率分布．‎ ‎[解]　(1)个位数是5的“三位递增数”有125,135,145,235,245,345.‎ ‎(2)由题意知，全部“三位递增数”的个数为C＝84，随机变量X的取值为：0，－1,1，因此 P(X＝0)＝＝，‎ P(X＝－1)＝＝，‎ P(X＝1)＝1－－＝.‎ 所以X的概率分布为 X ‎0‎ ‎－1‎ ‎1‎ P ‎4.盒内有大小相同的9个球，其中2个红色球，3个白色球，4个黑色球．规定取出1个红色球得1分，取出1个白色球得0分，取出1个黑色球得－1分．现从盒内任取3个球．‎ ‎(1)求取出的3个球中至少有一个红球的概率；‎ ‎(2)求取出的3个球得分之和恰好为1分的概率；‎ ‎(3)设ξ为取出的3个球中白色球的个数，求ξ的概率分布. ‎ ‎【导学号：62172329】‎ ‎[解]　(1)P＝1－＝.‎ ‎(2)记“取出1个红色球，2个白色球”为事件B，“‎ 取出2个红色球，1个黑色球”为事件C，则P(B＋C)＝P(B)＋P(C)＝＋＝.‎ ‎(3)ξ可能的取值为0,1,2,3，ξ服从超几何分布，‎ P(ξ＝k)＝，k＝0,1,2,3.‎ 故P(ξ＝0)＝＝，‎ P(ξ＝1)＝＝，‎ P(ξ＝2)＝＝，‎ P(ξ＝3)＝＝，‎ ξ的概率分布为：‎ ξ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ P B组　能力提升 ‎(建议用时：15分钟)‎ ‎1．设ξ为随机变量，从棱长为1的正方体的12条棱中任取两条，当两条棱相交时，ξ＝0；当两条棱平行时，ξ的值为两条棱之间的距离；当两条棱异面时，ξ＝1，求随机变量ξ的概率分布．‎ ‎[解]　若两条棱相交，则交点必为正方体8个顶点中的1个，过任意1个顶点恰有3条棱，所以共有8C对相交棱，因此P(ξ＝0)＝＝＝.‎ 若两条棱平行，则它们的距离为1或，其中距离为的共有6对，‎ 故P(ξ＝)＝＝，‎ 于是P(ξ＝1)＝1－P(ξ＝0)－P(ξ＝)＝1－－＝，‎ 所以随机变量ξ的概率分布是 ξ ‎0‎ ‎1‎ P ‎2.某超市在节日期间进行有奖促销，凡在该超市购物满300元的顾客，将获得一次摸奖机会，规则如下：‎ 奖盒中放有除颜色外完全相同的1个红球，1个黄球，1个白球和1个黑球．顾客不放回地每次摸出1个球，若摸到黑球则停止摸奖，否则就要将奖盒中的球全部摸出才停止．规定摸到红球奖励10元，摸到白球或黄球奖励5元，摸到黑球不奖励．‎ ‎(1)求1名顾客摸球3次停止摸奖的概率；‎ ‎(2)记X为1名顾客摸奖获得的奖金数额，求随机变量X的概率分布．‎ ‎[解]　(1)设“1名顾客摸球3次停止摸奖”为事件A，则P(A)＝＝，‎ 故1名顾客摸球3次停止摸球的概率为.‎ ‎(2)随机变量X的所有取值为0,5,10,15,20.‎ P(X＝0)＝，P(X＝5)＝＝，‎ P(X＝10)＝＋＝，‎ P(X＝15)＝＝，‎ P(X＝20)＝＝.‎ 所以，随机变量X的概率分布为 X ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ P ‎3．已知甲箱中只放有x个红球与y个白球(x，y≥0，且x＋y＝6)，乙箱中只放有2个红球、1个白球与1个黑球(球除颜色外，无其他区别)．若从甲箱中任取2个球，从乙箱中任取1个球．‎ ‎(1)记取出的3个球的颜色全不相同的概率为P，求当P取得最大值时x，y的值；‎ ‎(2)当x＝2时，求取出的3个球中红球个数ξ的概率分布．‎ ‎[解]　(1)由题意知P＝＝≤2＝，‎ 当且仅当x＝y时等号成立，‎ 所以，当P取得最大值时x＝y＝3.‎ ‎(2)当x＝2时，即甲箱中有2个红球与4个白球，‎ 所以ξ的所有可能取值为0,1,2,3.‎ 则P(ξ＝0)＝＝，‎ P(ξ＝1)＝＝，‎ P(ξ＝2)＝＝，‎ P(ξ＝3)＝＝.‎ 所以红球个数ξ的概率分布为 ξ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ P ‎4.PM2.5是指悬浮在空气中的直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物．根据现行国家标准GB3 095—2 012，PM2.5日均值在35微克/立方米以下空气质量为一级；在35微克/立方米～75微克/立方米之间空气质量为二级；在75微克/立方米以上空气质量为超标．‎ 从某自然保护区2013年全年每天的PM2.5监测数据中随机地抽取10天的数据作为样本，监测值频数如下表所示：‎ PM2.5日均值 ‎(微克/立方米)‎ ‎[25,35]‎ ‎(35,45]‎ ‎(45,55]‎ ‎(55,65]‎ ‎(65,75]‎ ‎(75,85]‎ 频数 ‎3‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎3‎ ‎(1)从这10天的PM2.5日均值监测数据中，随机抽出3天，求恰有一天空气质量达到一级的概率；‎ ‎(2)从这10天的数据中任取3天数据，记ξ表示抽到PM2.5监测数据超标的天数，求ξ的概率分布．‎ ‎[解]　(1)记“从10天的PM2.5日均值监测数据中，随机抽出3天，恰有一天空气质量达到一级”为事件A，则 P(A)＝＝.‎ ‎(2)依据条件，ξ服从超几何分布，其中N＝10，M＝3，n＝3，且随机变量ξ的可能取值为0,1,2,3.‎ P(ξ＝k)＝(k＝0,1,2,3)．‎ ‎∴P(ξ＝0)＝＝，P(ξ＝1)＝＝，‎ P(ξ＝2)＝＝，P(ξ＝3)＝＝.‎ 因此ξ的概率分布为 ξ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ P