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- 2021-06-10 发布
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第2讲 古典概率与离散型随机变量的分布列、均值和方差
专题强化训练
[基础达标]
1.某同学求得一离散型随机变量的分布列为
X
0
1
2
P
0.2
0.3
3a-1
则a的值为( )
A.0.3 B.0.4 C.0.5 D.0.6
解析:选C.由分布列性质得0.2+0.3+3a-1=1,
所以a=0.5,故选C.
2.袋中装有6个白球,5个黄球,4个红球,从中任取一球,取出白球的概率为( )
A. B. C. D.
解析:选A.从15个球中任取一球有15种取法,取出白球有6种,所以取出白球的概率P==.
3.设某项试验的成功率是失败率的2倍,用随机变量X去描述1次试验的成功次数,则P(X=0)等于( )
A.0 B. C. D.
解析:选C.设X的分布列为
X
0
1
P
p
2p
即“X=0”表示试验失败,“X=1”表示试验成功,由p+2p=1,得p=,故应选C.
4.(2019·嘉兴市一中高考适应性考试)随机变量X的分布列如下表,且E(X)=2,则D(2X-3)=( )
X
0
2
a
P
p
A.2 B.3 C.4 D.5
解析:选C.由题意可得:+p+=1,解得p=,因为E(X)=2,所以0×+2×+a×=2,解得a=3.
D(X)=(0-2)2×+(2-2)2×+(3-2)2×=1.D(2X-3)=4D(X)=4.故选C.
- 13 -
5.若随机变量X的分布列为,其中C为常数,则下列结论正确的是( )
A.E(X)=D(X)=0 B.E(X)=C,D(X)=0
C.E(X)=0,D(X)=C D.E(X)=D(X)=C
解析:选B.E(X)=C×1=C,D(X)=(E(X)-C)2×1=0,故选B.
6.设随机变量Y的分布列如下表:
Y
-1
2
3
P
m
则“≤Y≤”的概率为( )
A. B.
C. D.
解析:选C.依题意知,+m+=1,则m=.
故P=P(Y=2)+P(Y=3)=+=.
7.已知M={1,2,3,4},若a∈M,b∈M,则函数f(x)=ax3+bx2+x-3在R上为增函数的概率是( )
A. B. C. D.
解析:选A.记事件A为“函数f(x)=ax3+bx2+x-3在R上为增函数”.
因为f(x)=ax3+bx2+x-3,所以f′(x)=3ax2+2bx+1.当函数f(x)在R上为增函数时,f′(x)≥0在R上恒成立.
又a>0,所以Δ=(2b)2-4×3a=4b2-12a≤0在R上恒成立,即a≥.
当b=1时,有a≥,故a可取1,2,3,4,共4个数;
当b=2时,有a≥,故a可取2,3,4,共3个数;
当b=3时,有a≥3,故a可取3,4,共2个数;
当b=4时,有a≥,故a无值可取.
综上,事件A包含的基本事件有
4+3+2=9(个).
又a, b∈{1,2,3,4},所以所有的基本事件共有4×4=16(个).故所求事件A
- 13 -
的概率为P(A)=.故选A.
8.一个篮球运动员投篮一次得3分的概率为a,得2分的概率为b,不得分的概率为c(a,b,c∈(0,1)).已知他投篮一次得分的数学期望为2(不计其他得分情况),则ab的最大值为( )
A. B. C. D.
解析:选A.由题意知该运动员投篮一次得分的数学期望为E=0×c+2×b+3×a=3a+2b=2.由均值不等式知3a+2b≥2,
所以2≤2,即ab≤.
9.一个射箭运动员在练习时只记射中9环和10环的成绩,未射中9环或10环就以0环记,该运动员在练习时射中10环的概率为a,射中9环的概率为b,即未射中9环也未射中10环的概率为c(a,b,c∈[0,1)),如果已知该运动员一次射箭射中环数的期望为9环,则当+取最小值时,c的值为( )
A. B. C. D.0
解析:选A.由该运动员一次射箭射中环数的期望为9环得10a+9b=9,所以+==+10,
当且仅当=,即a=9b时,+取得最小值,解得此时c=1-a-b=1--=.
10.体育课的排球发球项目考试的规则是:每位学生最多可发球3次.一旦发球成功,则停止发球,否则一直发到3次为止,设学生一次发球成功的概率为p(p≠0),发球次数为X,若X的数学期望E(X)>,则p的取值范围是( )
A. B.
C. D.
解析:选C.由已知条件可得P(X=1)=p,P(X=2)=(1-p)p,P(X=3)=(1-p)2p+(1-p)3=(1-p)2,则E(X)=P(X=1)+2P(X=2)+3P(X=3)=p+2(1-p)p+3(1-p)2=p2-3p
- 13 -
+3>,解得p>或p<,又由p∈(0, 1)可得p∈(0,).
11.(2019·浙江新高考联盟联考)已知随机变量X的分布列是:
X
0
1
2
P
m
则m=________,E(X)=________.
解析:因为++m=1,所以m=.所以E(X)=0×+1×+2×=.
答案:
12.(2019·浙江新高考冲刺卷)某中学的十佳校园歌手有6名男同学,4名女同学,其中3名来自1班,其余7名来自其他互不相同的7个班,现从10名同学中随机选择3名参加文艺晚会,则选出的3名同学来自不同班级的概率为________,设X为选出3名同学中女同学的人数,则该变量X的数学期望为________.
解析:设“选出的3名同学是来自互不相同班级”为事件A,则P(A)==.
随机变量X的所有可能取值为0,1,2,3,P(X=k)=(k=0,1,2,3).
所以随机变量X的分布列是:
X
0
1
2
3
P
随机变量X的数学期望E(X)=0+1×+2×+3×=.
答案:
13.从4双不同鞋子中任取4只,则其中恰好有一双的不同取法有________种,记取出的4只鞋子中成双的鞋子对数为X,则随机变量X的数学期望E(X)=________.
解析:①从4双不同鞋子中任取4只,则其中恰好有一双的不同取法有CCCC=48.
②X=0,1,2,P(X=0)==,P(X=1)==,P(X=2)==.
X的分布列为:
X
0
1
2
P
E(X)=0+1×+2×=.
- 13 -
答案:48
14.随机变量ξ的分布列如下表:
ξ
-1
0
1
P
a
b
c
其中a,b,c成等差数列.若E(ξ)=,则D(ξ)的值是________.
解析:由题意可得
解得
所以D(ξ)=×+×+×=.
答案:
15.已知集合M={1,2,3,4},N={(a,b)|a∈M,b∈M},A是集合N中任意一点,O为坐标原点,则直线OA与抛物线y=x2+1有交点的概率是________.
解析:易知过点(0,0)与抛物线y=x2+1相切的直线为y=2x(斜率小于0的无需考虑),集合N中共有16个元素,其中使OA斜率不小于2的有(1,2),(1,3),(1,4),(2,4),共4个,由古典概型的概率计算公式知概率为P==.
答案:
16.将两封信随机投入A,B,C三个空邮箱,则A邮箱的信件数ξ的数学期望E(ξ)=________.
解析:将两封信投入A,B,C三个空邮箱,投法种数是32=9,
A中没有信的投法种数是2×2=4,概率为;
A中仅有一封信的投法种数是C×2=4,概率为;
A中有两封信的投法种数是1,概率为.
故A邮箱的信件数ξ的数学期望E(ξ)=×0+×1+×2=.
- 13 -
答案:
17.(2019·温州市高考模拟)袋中有6个编号不同的黑球和3个编号不同的白球,这9个球的大小及质地都相同,现从该袋中随机摸取3个球,则这三个球中恰有两个黑球和一个白球的方法总数是________,设摸取的这三个球中所含的黑球数为X,则P(X=k)取最大值时,k的值为________.
解析:袋中有6个编号不同的黑球和3个编号不同的白球,这9个球的大小及质地都相同,现从该袋中随机摸取3个球,则这三个球中恰有两个黑球和一个白球的方法总数是:
n=CC=45.
设摸取的这三个球中所含的黑球数为X,则X的可能取值为0,1,2,3,
P(X=0)==,
P(X=1)==,
P(X=2)==,
P(X=3)==,
所以P(X=k)取最大值时,k的值为2.
答案:45 2
18.(2019·湖州市高三期末考试)袋中装有9个形状大小相同但颜色不同的小球,其中红色、蓝色、黄色球各3个,现从中随机地连取3次球,每次取1个,记事件A为“3个球都是红球”,事件B为“3个球颜色不全相同”.
(1)若每次取球后不放回,分别求出事件A和事件B的概率(用数字作答);
(2)若每次取球后放回,分别求出事件A和事件B的概率(用数字作答).
解:(1)袋中装有9个形状大小相同但颜色不同的小球,其中红色、蓝色、黄色球各3个,现从中随机地连取3次球,每次取1个,记事件A为“3个球都是红球”,事件B为“3个球颜色不全相同”,
每次取后不放回,基本事件总数n=9×8×7=504,
事件A包含的基本事件个数mA=3×2×1=6,
事件B的对立事件是“3个球颜色全相同”,
所以事件A的概率P(A)==
事件B的概率P(B)=1-=.
(2)每次取后放回,基本事件总数n′=9×9×9=729,事件A包含的基本事件个数mA′=3×3×3=27,
- 13 -
事件B的对立事件是“3个球颜色全相同”,
所以事件A的概率P(A)===.
事件B的概率P(B)=1-=.
19.(2019·浙江金华十校期末调研)甲、乙同学参加学校“一站到底”闯关活动,活动规则:①依次闯关过程中,若闯关成功则继续答题;若没通关则被淘汰;②每人最多闯3关;③闯第一关得10分,闯第二关得20分,闯第三关得30分,一关都没过则没有得分.已知甲每次闯关成功的概率为,乙每次闯关成功的概率为.
(1)设乙的得分总数为ξ,求ξ的分布列和数学期望;
(2)求甲恰好比乙多30分的概率.
解:(1)ξ的取值为0,10,30,60.
P(ξ=0)=1-=,P(ξ=10)=×(1-)=,P(ξ=30)=××(1-)=,P(ξ=60)=()3=.
则ξ的分布列如下表:
ξ
0
10
30
60
P
E(ξ)=0×+10×+30×+60×=.
(2)设甲恰好比乙多30分为事件A,甲恰好得30分且乙恰好得0分为事件B1,甲恰好得60分且乙恰好得30分为事件B2,则A=B1∪B2,B1、B2为互斥事件.
P(A)=P(B1+B2)=P(B1)+P(B2)=()2××+()3×=.
所以,甲恰好比乙多30分的概率为.
[能力提升]
1.某射击运动员在一次射击比赛中所得环数ξ的分布列如下:
ξ
3
4
5
6
P
x
0.1
0.3
y
已知ξ的均值E(ξ)=4.3,则y的值为( )
A.0.6 B.0.4 C.0.2 D.0.1
解析:选C.由题意知,x+0.1+0.3+y=1,又E(ξ)=3x+4×0.1+5×0.3+6y=4.3,两式联立解得y=0.2.
- 13 -
2.若p为非负实数,随机变量ξ的分布列为
ξ
0
1
2
P
-p
p
则E(ξ)的最大值为( )
A.1 B.
C. D.2
解析:选B.由,得0≤p≤,E(ξ)=p+1≤.
3.设随机变量X的分布列为P(X=k)=(k=2,4,6,8,10),则D(X)等于( )
A.5 B.8
C.10 D.16
解析:选B.因为E(X)=(2+4+6+8+10)=6,
所以D(X)=[(-4)2+(-2)2+02+22+42]=8.
4.已知离散型随机变量X的分布列如下表,若E(X)=0,D(X)=1,则a,b的值分别为( )
X
-1
0
1
2
P
a
b
c
A., B.,
C., D.,
解析:选A.由题意知a+b+c=,-a+c+=0,(-1)2a+12c+22×=1,解得a=,b=.
5.设掷1枚骰子的点数为ξ,则( )
A.E(ξ)=3.5,D(ξ)=3.52
B.E(ξ)=3.5,D(ξ)=
C.E(ξ)=3.5,D(ξ)=3.5
D.E(ξ)=3.5,D(ξ)=
- 13 -
解析:选B.随机变量ξ的分布列为
ξ
1
2
3
4
5
6
P
从而E(ξ)=1×+2×+3×+4×+5×+6×=3.5,
D(ξ)=(1-3.5)2×+(2-3.5)2×+(3-3.5)2×+(4-3.5)2×+(5-3.5)2×+(6-3.5)2×=.
6.如图,将一个各面都凃了油漆的正方体,切割为125个同样大小的小正方体,经过搅拌后,从中随机取一个小正方体,记它的涂漆面数为X,则X的均值E(X)=( )
A. B.
C. D.
解析:选B.依题意得X的取值可能为0,1,2,3,且P(X=0)==,P(X=1)==,P(X=2)==,P(X=3)=.故
E(X)=0×+1×+2×+3×=.
7.(2019·杭州高考二模)已知随机变量ξ的概率分布列为:
ξ
0
1
2
P
则E(ξ)=________,D(ξ)=________.
解析:由随机变量ξ的概率分布列,知
E(ξ)=0×+1×+2×=1,
D(ξ)=(0-1)2×+(1-1)2×+(2-1)2×=.
答案:1
8.在一个口袋中装有黑、白两个球,从中随机取一球,记下它的颜色,然后放回,再取一球,又记下它的颜色,则这两次取出白球数X的分布列为________.
- 13 -
解析:X的所有可能值为0,1,2.
P(X=0)==,
P(X=1)==,
P(X=2)==.
所以X的分布列为
X
0
1
2
P
答案:
X
0
1
2
P
9.在集合A={2,3}中随机取一个元素m,在集合B={1,2,3}中随机取一个元素n,得到点P(m,n),则点P在圆x2+y2=9内部的概率为________.
解析:点P(m,n)共有(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3),6种情况,只有(2,1),(2,2)这2种情况满足在圆x2+y2=9内部,所以所求概率为=.
答案:
10.一个篮球运动员投篮一次得3分的概率为a,得2分的概率为b,不得分的概率为c,a,b,c∈(0,1),已知他投篮得分的数学期望是2,则+的最小值为________.
解析:由数学期望的定义可知3a+2b=2,
所以+=(3a+2b)·
=≥=,
当且仅当=即a=,b=时取得等号.
答案:
11.在某项大型活动中,甲、乙等五名志愿者被随机地分到A,B,C,D四个不同的岗位服务,每个岗位至少有一名志愿者.
(1)求甲、乙两人同时参加A岗位服务的概率;
(2)求甲、乙两人不在同一个岗位服务的概率;
- 13 -
(3)求五名志愿者中仅有一人参加A岗位服务的概率.
解:(1)记“甲、乙两人同时参加A岗位服务”为事件EA,那么P(EA)==,即甲、乙两人同时参加A岗位服务的概率是.
(2)记“甲、乙两人同时参加同一岗位服务”为事件E,那么P(E)==,
所以甲、乙两人不在同一岗位服务的概率是
P()=1-P(E)=.
(3)有两人同时参加A岗位服务的概率P2==,所以仅有一人参加A岗位服务的概率P1=1-P2=.
12.小波以游戏方式决定是参加学校合唱团还是参加学校排球队.游戏规则为:以O为起点,再从A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8(如图),这8个点中任取两点分别为终点得到两个向量,记这两个向量的数量积为X.若X=0就参加学校合唱团,否则就参加学校排球队.
(1)求小波参加学校合唱团的概率;
(2)求X的分布列.
解:(1)从8个点中任取两点为向量终点的不同取法共有C=28(种),当X=0时,两向量夹角为直角,共有8种情形,所以小波参加学校合唱团的概率为P(X=0)==.
(2)两向量数量积X的所有可能取值为-2,-1,0,1,X=-2时,有2种情形;X=1时,有8种情形;X=-1时,有10种情形.所以X的分布列为
X
-2
-1
0
1
P
13.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与方差.
- 13 -
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.
方差D(X)=(0-1)2+(1-1)2+(2-1)2=.
14.袋中有20个大小相同的球,其中记上0号的有10个,记上n号的有n个(n=1,2,3,4),现从袋中任取一球,X表示所取球的标号.
(1)求X的分布列、期望和方差;
(2)若Y=aX+b,E(Y)=1,D(Y)=11,试求a,b的值.
解:(1)X的取值为0,1,2,3,4,其分布列为
X
0
1
2
3
4
P
所以E(X)=0×+1×+2×+3×+4×=1.5,
D(X)=(0-1.5)2×+(1-1.5)2×+(2-1.5)2×+(3-1.5)2×+(4-1.5)2×=2.75.
(2)由D(Y)=a2D(X)得2.75a2=11,得a=±2,
又E(Y)=aE(X)+b,
所以当a=2时,由1=2×1.5+b,得b=-2;
当a=-2时,由1=-2×1.5+b,得b=4,
所以或
- 13 -
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