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- 2021-06-16 发布
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12.5 二项分布及其应用
最新考纲
考情考向分析
1.了解条件概率和两个事件相互独立的概念.
2.理解n次独立重复试验的模型及二项分布.
3.能解决一些简单的实际问题.
以理解独立重复试验、二项分布的概念为主,重点考查二项分布概率模型的应用.识别概率模型是解决概率问题的关键.在高考中,常以解答题的形式考查,难度为中档.
1.条件概率
在已知B发生的条件下,事件A发生的概率叫作B发生时A发生的条件概率,用符号P(A|B)来表示,其公式为P(A|B)=(P(B)>0).
2.相互独立事件
(1)一般地,对两个事件A,B,如果P(AB)=P(A)P(B),则称A,B相互独立.
(2)如果A,B相互独立,则A与,与B,与也相互独立.
(3)如果A1,A2,…,An相互独立,则有
P(A1A2…An)=P(A1)P(A2)…P(An).
3.二项分布
进行n次试验,如果满足以下条件:
(1)每次试验只有两个相互对立的结果,可以分别称为“成功”和“失败”;
(2)每次试验“成功”的概率均为p,“失败”的概率均为1-p;
(3)各次试验是相互独立的.
用X表示这n次试验中成功的次数,则
P(X= )=Cp (1-p)n- ( =0,1,2,…,n)
若一个随机变量X的分布列如上所述,称X服从参数为n,p的二项分布,简记为X~B(n,p).
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)条件概率一定不等于它的非条件概率.( × )
(2)相互独立事件就是互斥事件.( × )
(3)对于任意两个事件,公式P(AB)=P(A)P(B)都成立.( × )
(4)二项分布是一个概率分布,其公式相当于(a+b)n二项展开式的通项公式,其中a=p,b=1-p.( × )
(5)P(B|A)表示在事件A发生的条件下,事件B发生的概率,P(AB)表示事件A,B同时发生的概率.( √ )
题组二 教材改编
2.天气预报,在元旦假期甲地降雨概率是0.2,乙地降雨概率是0.3.假设在这段时间内两地是否降雨相互之间没有影响,则这两地中恰有一个地方降雨的概率为( )
A.0.2 B.0.3
C.0.38 D.0.56
答案 C
解析 设甲地降雨为事件A,乙地降雨为事件B,则两地恰有一地降雨为A+B,
∴P(A+B)=P(A)+P(B)
=P(A)P()+P()P(B)
=0.2×0.7+0.8×0.3
=0.38.
3.已知盒中装有3个红球、2个白球、5个黑球,它们大小形状完全相同,现需一个红球,甲每次从中任取一个不放回,则在他第一次拿到白球的条件下,第二次拿到红球的概率为( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 设A={第一次拿到白球},B={第二次拿到红球},
则P(AB)=×,P(A)=,
所以P(B|A)==.
题组三 易错自纠
4.两个实习生每人加工一个零件,加工成一等品的概率分别为和
,两个零件能否被加工成一等品相互独立,则这两个零件恰好有一个一等品的概率为( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 因为两人加工成一等品的概率分别为和,
且相互独立,所以两个零件恰好有一个一等品的概率为P=×+×=.
5.从1,2,3,4,5中任取2个不同的数,事件A为“取到的2个数之和为偶数”,事件B为“取到的2个数均为偶数”,则P(B|A)等于( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 P(A)==,P(AB)==,
P(B|A)==.
6.箱子里有5个黑球,4个白球,每次随机取出一个球,若取出黑球,则放回箱中,重新取球;若取出白球,则停止取球,那么在第4次取球之后停止的概率为( )
A. B.3×
C× D.C×3×
答案 B
解析 由题意知,第四次取球后停止是当且仅当前三次取的球是黑球,第四次取的球是白球的情况,此事件发生的概率为3×.
题型一 条件概率
1.已知盒中装有3只螺口灯泡与7只卡口灯泡,这些灯泡的外形与功率都相同且灯口向下放着,现需要一只卡口灯泡,电工师傅每次从中任取一只且不放回,则在他第1次抽到的是螺口灯泡的条件下,第2次抽到的是卡口灯泡的概率为( )
A. B.
C. D.
答案 D
解析 方法一 设事件A为“第1次抽到的是螺口灯泡”,事件B为“第2次抽到的是卡口灯泡”,
则P(A)=,P(AB)=×=,
则所求概率为P(B|A)===.
方法二 第1次抽到螺口灯泡后还剩余9只灯泡,其中有7只卡口灯泡,故第2次抽到卡口灯泡的概率为=.
2.一个正方形被平均分成9个部分,向大正方形区域随机地投掷一个点(每次都能投中).设投中最左侧3个小正方形区域的事件记为A,投中最上面3个小正方形或正中间的1个小正方形区域的事件记为B,求P(AB),P(A|B).
解 如图,n(Ω)=9,n(A)=3,n(B)=4,
∴n(AB)=1,∴P(AB)=,
P(A|B)==.
思维升华 (1)利用定义,分别求P(A)和P(AB),得P(B|A)=,这是通用的求条件概率的方法.
(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),再在事件A发生的条件下求事件B包含的基本事件数,即n(AB),得P(B|A)=.
题型二 相互独立事件的概率
典例 (2017·哈尔滨质检)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.
(1)求至少有一种新产品研发成功的概率;
(2)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.
解 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.
(1)记H={至少有一种新产品研发成功},则=,
于是P()=P()P()=×=,
故所求的概率为P(H)=1-P()=1-=.
(2)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(X=0)=P()=×=,
P(X=100)=P(F)=×==,
P(X=120)=P(E)=×=,
P(X=220)=P(EF)=×==,
故所求的分布列为
X
0
100
120
220
P
思维升华求相互独立事件同时发生的概率的方法
(1)首先判断几个事件的发生是否相互独立.
(2)求相互独立事件同时发生的概率的方法
①利用相互独立事件的概率乘法公式直接求解;
②正面计算较烦琐或难以入手时,可从其对立事件入手计算.
跟踪训练为了纪念2017在德国波恩举行的联合国气候大会,某社区举办《“环保我参与”有奖问答比赛》活动.某场比赛中,甲、乙、丙三个家庭同时回答一道有关环保知识的问题.已知甲家庭回答正确这道题的概率是,甲、丙两个家庭都回答错误的概率是,乙、丙两个家庭都回答正确的概率是.若各家庭回答是否正确互不影响.
(1)求乙、丙两个家庭各自回答正确这道题的概率;
(2)求甲、乙、丙三个家庭中不少于2个家庭回答正确这道题的概率.
解 (1)记“甲回答正确这道题”、“乙回答正确这道题”、“丙回答正确这道题”分别为事件A,
B,C,则P(A)=,
且有
即
所以P(B)=,P(C)=.
(2)有0个家庭回答正确的概率为
P0=P()=P()·P()·P()
=××=,
有1个家庭回答正确的概率为
P1=P(A+B+C)
=××+××+××=,
所以不少于2个家庭回答正确这道题的概率为
P=1-P0-P1=1--=.
题型三 独立重复试验与二项分布
命题点1 根据独立重复试验求概率
典例某市电视台举办纪念红军长征胜利知识回答活动,宣传长征精神,首先在甲、乙、丙、丁四个不同的公园进行支持签名活动.
公园
甲
乙
丙
丁
获得签名人数
45
60
30
15
然后在各公园签名的人中按分层抽样的方式抽取10名幸运之星回答问题,从10个关于长征的问题中随机抽取4个问题让幸运之星回答,全部答对的幸运之星获得一份纪念品.
(1)求此活动中各公园幸运之星的人数;
(2)若乙公园中每位幸运之星对每个问题答对的概率均为,求恰好2位幸运之星获得纪念品的概率;
(3)若幸运之星小李对其中8个问题能答对,而另外2个问题答不对,记小李答对的问题数为X,求X的分布列.
解 (1)甲、乙、丙、丁四个公园幸运之星的人数分别为
×10=3,×10=4,×10=2,×10=1.
(2)根据题意,乙公园中每位幸运之星获得纪念品的概率为C4=,
所以乙公园中恰好2位幸运之星获得纪念品的概率为
C22=.
(3)由题意,知X的所有可能取值为2,3,4,服从超几何分布,P(X=2)==,
P(X=3)==,
P(X=4)==.
所以X的分布列为
X
2
3
4
P
命题点2 根据独立重复试验求二项分布
典例一款击鼓小游戏的规则如下:每盘游戏都需击鼓三次,每次击鼓要么出现一次音乐,要么不出现音乐;每盘游戏击鼓三次后,出现一次音乐获得10分,出现两次音乐获得20分,出现三次音乐获得100分,没有出现音乐则扣除200分(即获得-200分).设每次击鼓出现音乐的概率为,且各次击鼓出现音乐相互独立.
(1)设每盘游戏获得的分数为X,求X的分布列;
(2)玩三盘游戏,至少有一盘出现音乐的概率是多少?
解 (1)X可能的取值为10,20,100,-200.
根据题意,有
P(X=10)=C×1×2=,
P(X=20)=C×2×1=,
P(X=100)=C×3×0=,
P(X=-200)=C×0×3=.
所以X的分布列为
X
10
20
100
-200
P
(2)设“第i盘游戏没有出现音乐”为事件Ai(i=1,2,3),
则P(A1)=P(A2)=P(A3)=P(X=-200)=.
所以“三盘游戏中至少有一盘出现音乐”的概率为
1-P(A1A2A3)=1-3=1-=.
因此,玩三盘游戏,至少有一盘出现音乐的概率是.
思维升华独立重复试验与二项分布问题的常见类型及解题策略
(1)在求n次独立重复试验中事件恰好发生 次的概率时,首先要确定好n和 的值,再准确利用公式求概率.
(2)在根据独立重复试验求二项分布的有关问题时,关键是理清事件与事件之间的关系,确定二项分布的试验次数n和变量的概率,求得概率.
跟踪训练 (2017·牡丹江模拟)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 m/h的有40人,不超过100 m/h的有15人;在45名女性驾驶员中,平均车速超过100 m/h的有20人,不超过100 m/h的有25人.
(1)在被调查的驾驶员中,从平均车速不超过100 m/h的人中随机抽取2人,求这2人恰好有1名男性驾驶员和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 m/h且为男性驾驶员的车辆为X,求X的分布列.
解 (1)平均车速不超过100 m/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 m/h且为男性驾驶员的概率为=,
故X~B.
所以P(X=0)=C03=,
P(X=1)=C2=,
P(X=2)=C2=,
P(X=3)=C30=.
所以X的分布列为
X
0
1
2
3
P
独立事件与互斥事件
典例(1)中国乒乓球队甲、乙两名运动员参加奥运乒乓球女子单打比赛,甲夺得冠军的概率是,乙夺得冠军的概率是,那么中国队夺得女子乒乓球单打冠军的概率为________.
(2)某射手每次射击击中目标的概率都是,这名射手射击5次,有3次连续击中目标,另外两次未击中目标的概率是________.
错解展示:
(1)设“甲夺得冠军”为事件A,“乙夺得冠军”为事件B,则P(A)=,P(B)=,由A,B是相互独立事件,得所求概率为P(A)+P(B)+P(AB)=×+×+×==.
(2)所求概率P=C×3×2=.
错误答案 (1) (2)
现场纠错
解析 (1)设“甲夺得冠军”为事件A,“乙夺得冠军”为事件B,则P(A)=,P(B)=.
∵A,B是互斥事件,
∴P(A+B)=P(A)+P(B)=+=.
(2)设“第i次射击击中目标”为事件Ai(i=1,2,3,4,5),“射手在5次射击中,有3次连续击中目标,另外2次未击中目标”为事件A,则
P(A)=P(A1A2A345)+P(1A2A3A45)
+P(12A3A4A5)
=3×2+×3×+2×3=.
答案 (1) (2)
纠错心得 (1)搞清事件之间的关系,不要混淆“互斥”与“独立”.
(2)区分独立事件与n次独立重复试验.
1.把一枚硬币连续抛两次,记“第一次出现正面”为事件A,“第二次出现正面”为事件B,则P(B|A)等于( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 由古典概型知P(A)=,P(AB)=,
则由条件概率知P(B|A)===.
2.(2018·大连模拟)某地区空气质量监测资料表明,一天的空气质量为优良的概率是0.75,连续两天为优良的概率是0.6,已知某天的空气质量为优良,则随后一天的空气质量为优良的概率是( )
A.0.8 B.0.75 C.0.6 D.0.45
答案 A
解析 已知连续两天为优良的概率是0.6,那么在前一天空气质量为优良的前提下,要求随后一天的空气质量为优良的概率,可根据条件概率公式,得P==0.8.
3.(2017·武昌模拟)某居民小区有两个相互独立的安全防范系统A和B,系统A和系统B在任意时刻发生故障的概率分别为和p,若在任意时刻恰有一个系统不发生故障的概率为,则p等于( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 由题意得(1-p)+p=,
∴p=,故选B.
4.投篮测试中,每人投3次,至少投中2次才能通过测试.已知某同学每次投篮投中的概率为0.6,且各次投篮是否投中相互独立,则该同学通过测试的概率为( )
A.0.648 B.0.432 C.0.36 D.0.312
答案 A
解析 3次投篮投中2次的概率为
P( =2)=C×0.62×(1-0.6),
投中3次的概率为P( =3)=0.63,
所以通过测试的概率为P( =2)+P( =3)=C×0.62×(1-0.6)+0.63=0.648.故选A.
5.一袋中有5个白球,3个红球,现从袋中往外取球,每次任取一个记下颜色后放回,直到红球出现10次时停止,设停止时共取了X次球,则P(X=12)等于( )
A.C102 B.C92
C.C92 D.C102
答案 D
解析 “X=12”表示第12次取到红球,前11次有9次取到红球,2次取到白球,
因此P(X=12)=C92
=C102.
6.甲射击命中目标的概率是,乙命中目标的概率是,丙命中目标的概率是.现在三人同时射击目标,则目标被击中的概率为( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 设“甲命中目标”为事件A,“乙命中目标”为事件B,“丙命中目标”为事件C,则击中目标表示事件A,B,C中至少有一个发生.又P()=P()P()P()=[1-P(A)]·[1-P(B)]·[1-P(C)]=××=.
故目标被击中的概率P=1-P()=.
7.(2017·德阳模拟)一盒中放有大小相同的10个小球,其中8个黑球、2个红球,现甲、乙二人先后各自从盒子中无放回地任意取2个小球,已知甲取到了2个黑球,则乙也取到2个黑球的概率是________.
答案
解析 记事件“甲取到2个黑球”为A,“乙取到2个黑球”为B,则有P(B|A)===,即所求事件的概率是.
8.某一部件由三个电子元件按如图所示方式连接而成,元件1或元件2正常工作,且元件3正常工作,则部件正常工作.设三个电子元件的使用寿命(单位:小时)均服从正态分布N(1 000,502),且各个元件能否正常工作相互独立,那么该部件的使用寿命超过1 000小时的概率为________.
答案
解析 设元件1,2,3的使用寿命超过1 000小时的事件分别记为A,B,C,显然P(A)=P(B)=P(C)=,
∴该部件的使用寿命超过1 000小时的事件为(A+B+AB)C,
∴该部件的使用寿命超过1 000小时的概率
P=×=.
9.位于坐标原点的一个质点P按下述规则移动:质点每次移动一个单位,移动的方向为向上或向右,并且向上、向右移动的概率都是.质点P移动五次后位于点(2,3)的概率是________.
答案
解析 由于质点每次移动一个单位,移动的方向为向上或向右,移动五次后位于点(2,3),所以质点P必须向右移动两次,向上移动三次,故其概率为C3·2=C5=C5=.
10.(2017·长沙模拟)排球比赛的规则是5局3胜制(无平局),甲在每局比赛获胜的概率都为,前2局中乙队以2∶0领先,则最后乙队获胜的概率是________.
答案
解析 乙队3∶0获胜的概率为,乙队3∶1获胜的概率为×=,乙队3∶2获胜的概率为
2×=.
∴最后乙队获胜的概率为P=++=.
11.挑选空军飞行员可以说是“万里挑一”,要想通过需要五关:目测、初检、复检、文考(文化考试)、政审.若某校甲、乙、丙三位同学都顺利通过了前两关,根据分析甲、乙、丙三位同学通过复检关的概率分别是0.5,0.6,0.75,能通过文考关的概率分别是0.6,0.5,0.4,由于他们平时表现较好,都能通过政审关,若后三关之间通过与否没有影响.
(1)求甲、乙、丙三位同学中恰好有一人通过复检的概率;
(2)设只要通过后三关就可以被录取,求录取人数X的分布列.
解 (1)设A,B,C分别表示事件“甲、乙、丙通过复检”,则所求概率P=P(A)+P(B)+P(C)=0.5×(1-0.6)×(1-0.75)+(1-0.5)×0.6×(1-0.75)+(1-0.5)×(1-0.6)×0.75=0.275.
(2)甲被录取的概率为P甲=0.5×0.6=0.3,
同理P乙=0.6×0.5=0.3,P丙=0.75×0.4=0.3.
∴甲、乙、丙每位同学被录取的概率均为0.3,故可看成是独立重复试验,即X~B(3,0.3),X的可能取值为0,1,2,3,其中P(X= )=C(0.3) ·(1-0.3)3- .
故P(X=0)=C×0.30×(1-0.3)3=0.343,
P(X=1)=C×0.3×(1-0.3)2=0.441,
P(X=2)=C×0.32×(1-0.3)=0.189,
P(X=3)=C×0.33=0.027,
故X的分布列为
X
0
1
2
3
P
0.343
0.441
0.189
0.027
12.张先生家住H小区,他工作在C 技园区,从家开车到公司上班路上有L1,L2两条路线(如图),L1路线上有A1,A2,A3三个路口,各路口遇到红灯的概率均为;L2路线上有B1,B2两个路口,各路口遇到红灯的概率依次为,.
(1)若走L1路线,求最多遇到1次红灯的概率;
(2)若走L2路线,求遇到红灯次数X的分布列.
解 (1)设走L1路线最多遇到1次红灯为A事件,
则P(A)=C×3+C××2=.
所以走L1路线,最多遇到1次红灯的概率为.
(2)依题意,X的可能取值为0,1,2.
P(X=0)=×=,
P(X=1)=×+×=,
P(X=2)=×=.
所以随机变量X的分布列为
X
0
1
2
P
13.甲罐中有5个红球,2个白球和3个黑球,乙罐中有4个红球,3个白球和3个黑球.先从甲罐中随机取出一球放入乙罐,分别以A1,A2和A3表示由甲罐取出的球是红球,白球和黑球的事件;再从乙罐中随机取出一球,以B表示由乙罐取出的球是红球的事件,则下列结论中正确的是________.(写出所有正确结论的序号)
①P(B)=;
②P(B|A1)=;
③事件B与事件A1相互独立;
④A1,A2,A3是两两互斥的事件;
⑤P(B)的值不能确定,它与A1,A2,A3中哪一个发生都有关.
答案 ②④
解析 由题意知A1,A2,A3是两两互斥的事件,
P(A1)==,P(A2)==,P(A3)=,
P(B|A1)==,
P(B|A2)=,P(B|A3)=,
而P(B)=P(A1B)+P(A2B)+P(A3B)
=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2)+P(A3)P(B|A3)
=×+×+×=.
14.(2017·兰州模拟)甲、乙两人各射击一次,击中目标的概率分别是和.假设两人射击是否击中目标相互之间没有影响,每人每次射击是否击中目标相互之间也没有影响.
(1)求甲射击4次,至少有1次未击中目标的概率;
(2)求两人各射击4次,甲恰好击中目标2次且乙恰好击中目标3次的概率;
(3)假设每人连续2次未击中目标,则终止其射击.问:乙恰好射击5次后,被终止射击的概率是多少?
解 (1)记“甲连续射击4次,至少有1次未击中目标”为事件A1,则事件A1的对立事件1为“甲连续射击4次,全部击中目标”.由题意知,射击4次相当于做4次独立重复试验.
故P(1)=C4=.
所以P(A1)=1-P(1)=1-=.
所以甲连续射击4次,至少有一次未击中目标的概率为.
(2)记“甲射击4次,恰好有2次击中目标”为事件A2,“乙射击4次,恰好有3次击中目标”为事件B2,
则P(A2)=C×2×2=,
P(B2)=C3×1=.
由于甲、乙射击相互独立,
故P(A2B2)=P(A2)P(B2)=×=.
所以两人各射击4次,甲恰有2次击中目标且乙恰有3次击中目标的概率为.
(3)记“乙恰好射击5次后,被终止射击”为事件A3,“乙第i次射击未击中”为事件Di(i=1,2,3,4,5),
则A3=D5D43(21+2D1+D21),
且P(Di)=.
由于各事件相互独立,故
P(A3)=P(D5)P(D4)P(3)P(21+2D1+D21)
=×××=.
所以乙恰好射击5次后,被终止射击的概率为.
15.设随机变量X~B(2,p),随机变量Y~B(3,p),若P(X≥1)=,则P(Y≥1)=________.
答案
解析 ∵X~B(2,p),
∴P(X≥1)=1-P(X=0)=1-C(1-p)2=,
解得p=.又Y~B(3,p),
∴P(Y≥1)=1-P(Y=0)=1-C(1-p)3=.
16.现有4个人去参加某娱乐活动,该活动有甲、乙两个游戏可供参加者选择.为增加趣味性,约定:每个人通过掷一枚质地均匀的骰子决定自己去参加哪个游戏,掷出点数为1或2的人去参加甲游戏,掷出点数大于2的人去参加乙游戏.
(1)求这4个人中恰有2人去参加甲游戏的概率;
(2)求这4个人中去参加甲游戏的人数大于去参加乙游戏的人数的概率;
(3)用X,Y分别表示这4个人中去参加甲、乙游戏的人数,记ξ=|X-Y|,求随机变量ξ的分布列.
解 (1)依题意知,这4个人中,每个人去参加甲游戏的概率为,去参加乙游戏的概率为.
设“这4个人中恰有 人去参加甲游戏”为事件A ( =0,1,2,3,4).
则P(A )=C 4- .
故这4个人中恰有2人去参加甲游戏的概率为
P(A2)=C22=.
(2)设“这4个人中去参加甲游戏的人数大于去参加乙游戏的人数”为事件B,则B=A3+A4.
由于A3与A4互斥,故
P(B)=P(A3)+P(A4)=C3×+C4
=.
所以,这4个人中去参加甲游戏的人数大于去参加乙游戏的人数的概率为.
(3)ξ的所有可能取值为0,2,4.
由于A1与A3互斥,A0与A4互斥,故
P(ξ=0)=P(A2)=,
P(ξ=2)=P(A1)+P(A3)
=C3+C3×=,
P(ξ=4)=P(A0)+P(A4)=C4+C4=.
所以ξ的分布列是
ξ
0
2
4
P