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- 2021-06-19 发布
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第六节 离散型随机变量及其分布列
☆☆☆2017考纲考题考情☆☆☆
考纲要求
真题举例
命题角度
1.理解取有限个值的离散型随机变量及其分布列的概念,了解分布列对于刻画随机现象的重要性;
2.理解超几何分布及其导出过程,并能进行简单的应用。
2016,天津卷,16,13分(古典概型、分布列、数学期望)
2015,重庆卷,18,13分(古典概型、分布列、数学期望)
2015,山东卷,18,12分(古典概型、分布列、数学期望)
2013,全国卷Ⅰ,19,12分(相互独立事件概率、分布列)
1.以考查离散型随机变量的分布列及分布列性质的应用为主,常与期望、方差一起考查,另外超几何分布也是考查的热点;
2.题型主要是解答题,解题时要求有较强的分析问题、解决问题的能力,要求会依据题设确定离散型随机变量的值及其相应概率。
微知识 小题练
自|主|排|查
1.随机变量的有关概念
如果随机试验的结果可以用一个变量来表示,那么这样的变量叫做随机变量;若变量的所有值可以一一列出,这样的随机变量叫做离散型随机变量。
2.离散型随机变量的分布列
(1)概念
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=1,2,3,…,n)的概率P(X=xi)=pi,则称表
X
x1
x2
…
xi
…
xn
P
p1
p2
…
pi
…
pn
为离散型随机变量X的概率分布列,简称为X的分布列,有时也用等式P(X=xi)=pi,i=1,2,…,n表示X的分布列。
(2)性质
①pi≥0,i=1,2,3,…,n;
②i=1。
3.常见离散型随机变量的分布列
(1)两点分布
X
0
1
P
1-p
p
若随机变量X的分布列具有上表的形式,就称X服从两点分布,并称p=P(X=1)为成功概率。
(2)超几何分布
在含有M件次品的N件产品中,任取n件,其中恰有X件次品,则P(X=k)=,k=0,1,2,…,m,其中m=min{M,n},且n≤N,M≤N,n,M,N∈N*。
X
0
1
…
m
P
…
如果随机变量X的分布列具有上表的形式,则称随机变量X服从超几何分布。
微点提醒
1.某一变量为离散型随机变量满足的条件:(1)随着试验结果变化而变化;(2)所有取值可以一一列出。
2.离散型随机变量的分布列指出了随机变量X的取值范围以及取各个值的概率。在求离散型随机变量的分布列时,可以用它的两条性质检验分布列的正误:一是pi≥0(i=1,2,…);二是p1+p2+…+pn=1。
小|题|快|练
一 、走进教材
1.(选修2-3P68A组T2改编)设随机变量X的概率分布列为
X
1
2
3
4
P
m
则P(|X-3|=1)=( )
A. B.
C. D.
【解析】 根据概率分布的定义得出:+m++=1,得m=,随机变量X的概率分布列为
X
1
2
3
4
P
所以P(|X-3|=1)=P(X=4)+P(X=2)=。故选B。
【答案】 B
2.(选修2-3P47例2改编)在含有3件次品的10件产品中,任取4件,则取到次品数X的分布列为________。
【解析】 由题意,X服从超几何分布,其中N=10,M=3,n=4,所以分布列为P(X=k)=,k=0,1,2,3。
即
X
0
1
2
3
P
【答案】
X
0
1
2
3
P
二、双基查验
1.10件产品中有3件次品,从中任取2件,可作为随机变量的是( )
A.取到产品的件数 B.取到正品的概率
C.取到次品的件数 D.取到次品的概率
【解析】 对于A中取到产品的件数是一个常量不是变量,B,D也是一个定值,而C中取到次品的件数可能是0,1,2,是随机变量。故选C。
【答案】 C
2.设随机变量Y的分布列为
Y
-1
2
3
P
m
则“≤Y≤”的概率为( )
A. B.
C. D.
【解析】 因为+m+=1,所以m=,
所以P=P(2)+P(3)=。
【答案】 C
3.从1,2,3,4四个数字中任取两个数,两数之和为X,则P(X=5)=________。
【解析】 从1,2,3,4四个数字中任取两个数,共有6种选法,基本事件空间Ω={(1,2),(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),(3,4)},
X=3,4,5,6,7,
所以P(X=5)==。
【答案】
4.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
【解析】 P(X=0)==0.1,P(X=1)==0.6,P(X=2)==0.3。
【答案】 0.1 0.6 0.3
微考点 大课堂
考点一
随机变量的概念
【典例1】 写出下列随机变量可能的取值,并说明随机变量所表示的意义。
(1)一个袋中装有2个白球和5个黑球,从中任取3个,其中所含白球的个数X;
(2)投掷两枚骰子,所得点数之和为X,所得点数的最大值为Y。
【解析】 (1)X可取0,1,2。
X=0表示所取的三个球没有白球;
X=1表示所取的三个球是1个白球,2个黑球;
X=2表示所取的三个球是2个白球,1个黑球。
(2)X的可能取值有2,3,…,12,Y的可能取值为1,2,3,…,6。若以(i,j)表示先后投掷的两枚骰子出现的点数,则
X=2表示(1,1);
X=3表示(1,2),(2,1);
X=4表示(1,3),(2,2),(3,1);
…
X=12表示(6,6)。
Y=1表示(1,1);
Y=2表示(1,2),(2,1),(2,2);
Y=3表示(1,3),(2,3),(3,3),(3,1),(3,2);
…
Y=6表示(1,6),(2,6),(3,6),…,(6,6),(6,5),…,(6,1)。
反思归纳 所谓的随机变量就是试验结果和实数之间的一个对应关系,随机变量是将试验的结果数量化,变量的取值对应随机试验的某一个随机事件。写随机变量表示的结果,要看三个特征:①可用数来表示;②试验之前可以判断其可能出现的所有值;③在试验之前不能确定值。
【变式训练】 某校为学生定做校服,规定凡身高不超过160 cm的学生交校服费80元。凡身高超过160 cm的学生,身高每超过1 cm多交3元钱(不足1 cm时按1 cm计)。若学生应交的校服费为η,学生身高用ξ表示,则η和ξ是否为离散型随机变量?
【解析】 由于该校的每一个学生对应着唯一的身高,并且ξ取整数值(不足1 cm按1 cm计),因此ξ是一个离散型随机变量。而η=
所以η也是一个离散型随机变量。
【答案】 是离散型随机变量
考点二
随机变量的性质
【典例2】 (1)设X是一个离散型随机变量,其分布列为:
X
-1
0
1
P
1-2q
q2
则q等于( )
A.1 B.1±
C.1- D.1+
(2)设离散型随机变量X的分布列为
X
0
1
2
3
4
P
0.2
0.1
0.1
0.3
m
求|X-1|的分布列。
【解析】 (1)由分布列的性质知
所以q=1-。
(2)由分布列的性质,
知0.2+0.1+0.1+0.3+m=1,∴m=0.3。
列表
X
0
1
2
3
4
η=|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)=P(X=3)=0.3,P(η=3)=P(X=4)=0.3。
因此η=|X-1|的分布列为:
η
0
1
2
3
P
0.1
0.3
0.3
0.3
【答案】 (1)C (2)见解析
反思归纳 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,以保证每个概率值均为非负数。
【变式训练】 随机变量X的分布列如下:
X
-1
0
1
P
a
b
c
其中a,b,c成等差数列,则P(|X|=1)=______。
【解析】 由题意知
则2b=1-b,则b=,a+c=,
所以P(|X|=1)=P(X=-1)+P(X=1)=a+c=。
【答案】
考点三
求离散型随机变量的分布列
【典例3】 (2016·天津高考)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的分布列和数学期望。
【解析】 (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的分布列为
X
0
1
2
P
随机变量X的数学期望E(X)=0×+1×+2×=1。
【答案】 (1) (2)见解析
反思归纳 求离散型随机变量X的分布列的步骤:①理解X的意义,写出X可能取的全部值;②求X取每个值的概率;③写出X的分布列。
求离散型随机变量的分布列的关键是求随机变量所取值对应的概率,在求解时,要注意应用计数原理、古典概型等知识。
【变式训练】 (2016·广西质检)某技术公司新开发了A,B两种新产品,其质量按测试指标划分为:指标大于或等于82为正品,小于82为次品,现随机抽取这两种产品各100件进行检测,检测结果统计如下:
测试指标
[70,76)
[76,82)
[82,88)
[88,94)
[94,100]
产品A
8
12
40
32
8
产品B
7
18
40
29
6
(1)试分别估计产品A、产品B为正品的概率;
(2)生产一件产品A,若是正品可盈利80元,次品则亏损10元;生产一件产品B,若是正品可盈利100元,次品则亏损20元,在(1)的前提下,记X为生产一件产品A和一件产品B所得的总利润,求随机变量X的分布列。
【解析】 (1)产品A为正品的概率约为=。
产品B为正品的概率约为=。
(2)随机变量X的所有取值为180,90,60,-30。
P(X=180)=×=;
P(X=90)=×=;
P(X=60)=×=;
P(X=-30)=×=。
所以随机变量X的分布列为:
X
180
90
60
-30
P
【答案】 (1)产品A、B为正品概率分别为,
(2)见解析
考点四
超几何分布母题发散
【典例4】 (2015·重庆高考改编)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的分布列。
【解析】 (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的分布列为
X
0
1
2
P
【答案】 (1) (2)见解析
【母题变式】 若本典例中的X表示取到的粽子的种类,求X的分布列。
【解析】 由题意知X的所有可能值为1,2,3,且
P(X=1)===,
P(X=3)===,
P(X=2)=1-P(X=1)-P(X=3)=1--=。
综上可知,X的分布列为
X
1
2
3
P
反思归纳 超几何分布描述的是不放回抽样问题,随机变量为抽到的某类个体的个数。超几何分布的特征是:(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,考查某类个体数X的概率分布。超几何分布主要用于抽检产品、摸不同类别的小球等概率模型,其实质是古典概型。
【拓展变式】 (2017·衡水模拟)PM2.5是指悬浮在空气中的空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的可入肺颗粒物。根据现行国家标准,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。
从某自然保护区某年全年每天的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,随机抽取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的分布列。
【解析】 (1)记“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可能取值为0,1,2,3。
P(ξ=k)=(k=0,1,2,3),
所以P(ξ=0)==,P(ξ=1)==,
P(ξ=2)==,P(ξ=3)==。
因此ξ的分布列为
ξ
0
1
2
3
P
【答案】 (1) (2)见解析
微考场 新提升
1.(2017·郑州模拟)已知随机变量X的分布列为P(X=i)=(i=1,2,3,4),则P(2<X≤4)等于( )
A. B.
C. D.
解析 由分布列的性质得+++=1,则a=5。所以,P(2<X≤4)=P(X=3)+P(X=4)=+=。
答案 B
2.某射手射击所得环数X的分布列为
X
4
5
6
7
8
9
10
P
0.02
0.04
0.06
0.09
0.28
0.29
0.22
则此射手“射击一次命中环数大于7”的概率为( )
A.0.28 B.0.88
C.0.79 D.0.51
解析 P(X>7)=P(X=8)+P(X=9)+P(X=10)=0.28+0.29+0.22=0.79。
答案 C
3.(2016·邢台模拟)袋中装有编号为1的球5个,编号为2的球3个,这些球的大小完全一样。
(1)从中任意取出四个,求剩下的四个球都是1号球的概率。
(2)从中任意取出三个,记ξ为这三个球的编号之和,求随机变量ξ的分布列。
解析 (1)记“任意取出四个,剩下的四个球都是1号球”为事件A,则P(A)==。
(2)ξ的可能取值为3,4,5,6,则P(ξ=3)===,P(ξ=4)===。
P(ξ=5)==,P(ξ=6)==。
概率分布列如下:
ξ
3
4
5
6
P
答案 (2)见解析
4.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的分布列。
解析 (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的分布列为
X
0
5
10
15
20
P
答案 (1) (2)见解析