内容正文:
第十一章 计数原理、概率、随机变量及其分布
第三节 随机事件与概率
课标解读 考向预测
1.了解随机事件发生的不确定性和频率的稳定性,了解概率的意义以及频率与概率的区别.
2.理解样本点和有限样本空间的含义,理解随机事件与样本点的关系.
3.了解随机事件的并、交与互斥的含义,会求随机事件的并、交运算.
4.掌握随机事件概率的运算法则,了解两个互斥事件的概率加法公式.
5.理解古典概型及其概率计算公式. 近几年的高考以考查随机事件的频率与概率、古典概型为主,其中古典概型常与排列组合知识交汇考查.预计2025年高考以上题型均可能出现,其中随机事件的频率与概率的题目以解答题的形式出现,互斥事件、对立事件的概念及古典概型以选择题、填空题的形式出现,难度中档.
目录
必备知识——强基础
考点探究——提素养
课时作业
必备知识——强基础
目录
基本结果
*
1.样本空间和随机事件
(1)样本点和有限样本空间
①样本点:随机试验E的每个可能的eq \x(\s\up1(01))___________称为样本点,常用ω表示.
全体样本点的集合称为试验E的样本空间,常用Ω表示.
②有限样本空间:如果一个随机试验有n个可能结果ω1,ω2,…,ωn,则称样本空间Ω={ω1,ω2,…,ωn}为有限样本空间.
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子集
*
(2)随机事件
①定义:将样本空间Ω的eq \x(\s\up1(02))_______称为随机事件,简称事件.
②表示:大写字母A,B,C,….
③随机事件的极端情形:必然事件、不可能事件.
目录
A∪B
A∩B
*
2.事件的运算
定义
表示法
图示
并事件
事件A与事件B至少有一个发生,称这个事件为事件A与事件B的并事件(或和事件)
eq \x(\s\up1(03))_______
(或A+B)
交事件
事件A与事件B同时发生,称这样一个事件为事件A与事件B的交事件(或积事件)
eq \x(\s\up1(04))_______
(或AB)
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一定发生
B⊇A
不能同时发生
有且仅有一个发生
*
3.事件的关系
定义
表示法
图示
包含关系
若事件A发生,事件Beq \x(\s\up1(05))__________,称事件B包含事件A(或事件A包含于事件B)
eq \x(\s\up1(06))_______ (或A⊆B)
互斥事件
如果事件A与事件Beq \x(\s\up1(07))______________,称事件A与事件B互斥(或互不相容)
若A∩B=∅,则A与B互斥
对立事件
如果事件A和事件B在任何一次试验中eq \x(\s\up1(08))_____________________,称事件A与事件B互为对立,事件A的对立事件记为eq \o(A,\s\up16(-))
若A∩B=∅,且A∪B=Ω,则A与B对立
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频率fn(A)
P(A)
*
4.概率与频率
(1)频率的稳定性
一般地,随着试验次数n的增大,频率偏离概率的幅度会缩小,即事件A发生的频率fn(A)会逐渐稳定于事件A发生的概率P(A).我们称频率的这个性质为频率的稳定性.
(2)频率稳定性的作用
可以用eq \x(\s\up1(09))__________来估计概率eq \x(\s\up1(10))__________.
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P(A)+P(B)
1-P(B)
P(A)+P(B)-P(A∩B)
*
5.概率的性质
性质1:对任意的事件A,都有P(A)≥0;
性质2:必然事件的概率为1,不可能事件的概率为0,即P(Ω)=1,P(∅)=0;
性质3:如果事件A与事件B互斥,那么P(A∪B)=eq \x(\s\up1(11))__________;
性质4:如果事件A与事件B互为对立事件,那么P(B)=1-P(A),P(A)=eq \x(\s\up1(12))________;
性质5:如果A⊆B,那么P(A)≤P(B),由该性质可得,对于任意事件A,因为∅⊆A⊆Ω,所以0≤P(A)≤1;
性质6:设A,B是一个随机试验中的两个事件,有P(A∪B)=eq \x(\s\up1(13))_________________.
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有限个
相等
*
6.古典概型
具有以下特征的试验叫做古典概型试验,其数学模型称为古典概率模型,简称古典概型.
(1)有限性:样本空间的样本点只有eq \x(\s\up1(14))___________.
(2)等可能性:每个样本点发生的可能性eq \x(\s\up1(15))___________.
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*
7.古典概型的概率公式
一般地,设试验E是古典概型,样本空间Ω包含n个样本点,事件A包含其中的k个样本点,则定义事件A的概率P(A)=eq \x(\s\up1(16))_____=eq \f(n(A),n(Ω)).
其中,n(A)和n(Ω)分别表示事件A和样本空间Ω包含的样本点个数.
eq \f(k,n)
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*
1.概率加法公式的推广
当一个事件包含多个结果且各个结果彼此互斥时,要用到概率加法公式的推广,即P(A1∪A2∪…∪An)=P(A1)+P(A2)+…+P(An).
2.当随机事件A,B互斥时,不一定对立;当随机事件A,B对立时,一定互斥.也即两事件互斥是对立的必要不充分条件.
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√
×
×
×
×
答案
*
1.概念辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)事件发生的频率与概率是相同的.( )
(2)若事件A和B是互斥事件,则A∩B是不可能事件.( )
(3)从装有3个大球、1个小球的袋中取出一球的试验是古典概型.( )
(4)若A∪B是必然事件,则事件A与B是对立事件.( )
(5)掷一枚硬币两次,出现“两个正面”“一正一反”“两个反面”这三个结果是等可能事件.( )
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答案
解析
*
2.小题热身
(1)(人教A必修第二册习题10.1 T14改编)从某班学生中任意找出一人,如果该同学的身高小于160 cm的概率为0.2,该同学的身高在[160,175](单位:cm)内的概率为0.5,那么该同学的身高超过175 cm的概率为( )
A.0.2
B.0.3
C.0.7
D.0.8
解析 由题意知该同学的身高小于160 cm的概率、该同学的身高在[160,175](单位:cm)内的概率和该同学的身高超过175 cm的概率和为1,故所求概率为1-0.2-0.5=0.3.
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答案
解析
*
(2)一个射手进行射击,记事件A1=“脱靶”,A2=“中靶”,A3=“中靶环数大于4”.则在上述事件中,互斥而不对立的事件是( )
A.A1与A2
B.A1与A3
C.A2与A3
D.以上都不对
解析 射手进行射击时,事件A1=“脱靶”,A2=“中靶”,A3=“中靶环数大于4”,事件A1与A2不可能同时发生,并且必有一个发生,即事件A1与A2互斥且对立,A不正确;事件A1与A3不可能同时发生,但可以同时不发生,即事件A1与A3互斥不对立,B正确;事件A2与A3可以同时发生,即事件A2与A3不互斥不对立,C不正确,显然D不正确.
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答案
解析
*
(3)把语文、数学、英语、物理4本书从左到右排成一行,则语文书和英语书不相邻的概率为( )
A.eq \f(1,6)
B.1
C.eq \f(1,2)
D.eq \f(2,3)
解析 根据题意,语文、数学、英语、物理4本书从左到右排成一行,有Aeq \o\al(4,4)=24种不同的排法,若语文书和英语书不相邻,其排法有Aeq \o\al(2,2)Aeq \o\al(2,3)=12种,则语文书和英语书不相邻的概率P=eq \f(12,24)=eq \f(1,2).
考点探究——提素养
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答案
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考点一 随机事件(多考向探究)
考向1 随机事件的关系及运算
例1 (1)(2024·广东梅州中学月考)“黑匣子”是飞机专用的电子记录设备之一,黑匣子有两个,分别为驾驶舱语音记录器和飞行数据记录器.某兴趣小组对黑匣子内部构造进行相关课题研究,记事件A为“只研究驾驶舱语音记录器”,事件B为“至少研究一个黑匣子”,事件C为“至多研究一个黑匣子”,事件D为“两个黑匣子都研究”.则( )
A.A与C是互斥事件
B.B与D是对立事件
C.B与C是对立事件
D.C与D是互斥事件
目录
解析
*
解析 事件A为“只研究驾驶舱语音记录器”;事件B为“至少研究一个黑匣子”,包含“研究驾驶舱语音记录器”或“研究飞行数据记录器”,或“研究驾驶舱语音记录器和研究飞行数据记录器”;事件C为“至多研究一个黑匣子”,包含“研究驾驶舱语音记录器”或“研究飞行数据记录器”,或“两个黑匣子都不研究”;事件D为“两个黑匣子都研究”,即“研究驾驶舱语音记录器和研究飞行数据记录器”.对于A,事件A与事件C不是互斥事件,故A不正确;对于B,事件B与事件D不是对立事件,故B不正确;对于C,事件B与事件C不是对立事件,故C不正确;对于D,事件C和事件D不能同时发生,故C与D是互斥事件,故D正确.故选D.
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答案
*
(2)(多选)抛掷一枚质地均匀的骰子,有如下随机事件:Ci=“点数为i”,其中i=1,2,3,4,5,6;D1=“点数不大于2”,D2=“点数不小于2”,D3=“点数大于5”;E=“点数为奇数”;F=“点数为偶数”.下列结论正确的是( )
A.C1与C2对立
B.D1与D2不互斥
C.D3⊆F
D.E⊇(D1∩D2)
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解析
*
解析 对于A,C1=“点数为1”,C2=“点数为2”,C1与C2互斥但不对立,故A不正确;对于B,D1=“点数不大于2”,D2=“点数不小于2”,当出现的点数是2时,D1与D2同时发生,所以D1与D2不互斥,故B正确;对于C,D3=“点数大于5”表示出现6点,F=“点数为偶数”,所以D3发生时F一定发生,所以D3⊆F,故C正确;对于D,D1∩D2表示两个事件同时发生,即出现2点,E=“点数为奇数”,所以D1∩D2发生,事件E不发生,所以E⊇(D1∩D2)不正确,故D不正确.
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*
【通性通法】
事件关系判断的策略
判断事件的互斥、对立关系
一般用定义判断,不可能同时发生的两个事件为互斥事件;两个事件,若有且仅有一个发生,则这两个事件为对立事件,对立事件一定是互斥事件.反之互斥事件是不可能同时发生的事件,但也可以同时不发生;对立事件是特殊的互斥事件,特殊在对立的两个事件不可能都不发生,即有且仅有一个发生
判断事件的交、并关系
一是要紧扣运算的定义,二是要全面考虑同一条件下的试验可能出现的全部结果,必要时可列出全部的试验结果进行分析,也可类比集合的关系和运用Venn图分析事件
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答案
*
【巩固迁移】
1.在一次随机试验中,彼此互斥的事件A,B,C,D发生的概率分别是0.2,0.2,0.3,0.3,则下列说法正确的是( )
A.A∪B与C是互斥事件,也是对立事件
B.B∪C与D是互斥事件,也是对立事件
C.A∪C与B∪D是互斥事件,但不是对立事件
D.A与B∪C∪D是互斥事件,也是对立事件
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解析
*
解析 对于A,A∪B与C是互斥事件,但不对立,因为P(A∪B)+P(C)=0.7≠1,故A错误;对于B,B∪C与D是互斥事件,但不对立,因为P(B∪C)+P(D)=0.8≠1,故B错误;对于C,A∪C与B∪D是互斥事件,也是对立事件,因为P(A∪C)+P(B∪D)=1,故C错误;对于D,A与B∪C∪D是互斥事件,也是对立事件,因为P(A)+P(B∪C∪D)=1,故D正确.
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*
考向2 随机事件的频率与概率
例2 某险种的基本保费为a(单位:元),继续购买该险种的投保人称为续保人,续保人本年度的保费与其上年度出险次数的关联如下:
上年度出险次数
0
1
2
3
4
≥5
保费
0.85a
a
1.25a
1.5a
1.75a
2a
随机调查了该险种的200名续保人在一年内的出险情况,得到如下统计表:
出险次数
0
1
2
3
4
≥5
频数
60
50
30
30
20
10
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*
(1)记A为事件:“一续保人本年度的保费不高于基本保费”,求P(A)的估计值;
(2)记B为事件:“一续保人本年度的保费高于基本保费但不高于基本保费的160%”,求P(B)的估计值;
(3)求续保人本年度平均保费的估计值.
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解
*
解 (1)事件A发生当且仅当一年内出险次数小于2.由所给数据知,一年内出险次数小于2的频率为eq \f(60+50,200)=0.55,故P(A)的估计值为0.55.
(2)事件B发生当且仅当一年内出险次数大于1且小于4.由所给数据知,一年内出险次数大于1且小于4的频率为eq \f(30+30,200)=0.3,故P(B)的估计值为0.3.
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解
*
(3)由所给数据得
保费
0.85a
a
1.25a
1.5a
1.75a
2a
频率
0.30
0.25
0.15
0.15
0.10
0.05
调查的200名续保人的平均保费为0.85a×0.30+a×0.25+1.25a×0.15+1.5a×0.15+1.75a×0.10+2a×0.05=1.1925a.因此,续保人本年度平均保费的估计值为1.1925a.
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*
【通性通法】
频率与概率的关系
区别
频率反映了一个随机事件出现的频繁程度,频率是随机的,而概率是一个确定的值,通常用概率来反映随机事件发生的可能性的大小,有时也用频率来作为随机事件概率的估计值
联系
利用概率的统计定义求事件的概率,即通过大量的重复试验,事件发生的频率会逐步趋近于某一个常数,这个常数就是概率
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*
【巩固迁移】
2.某种产品的质量以其质量指标值衡量,质量指标值越大表明质量越好,且质量指标值大于或等于102的产品为优质品.现用两种新配方(分别称为A配方和B配方)做试验,各生产了100件这种产品,并测量了每件产品的质量指标值,得到下面试验结果:
A配方的频数分布表
指标值分组
[90,94)
[94,98)
[98,102)
[102,106)
[106,110]
频数
8
20
42
22
8
B配方的频数分布表
指标值分组
[90,94)
[94,98)
[98,102)
[102,106)
[106,110]
频数
4
12
42
32
10
目录
*
(1)分别估计用A配方、B配方生产的产品的优质品率;
(2)已知用B配方生产的一件产品的利润y(单位:元)与其质量指标值t的关系为y=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-2,t<94,,2,94≤t<102,,4,t≥102,))估计用B配方生产的一件产品的利润大于0的概率,并求用B配方生产的上述100件产品中每件产品的平均利润.
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解
*
解 (1)由试验结果知,用A配方生产的产品中优质品的频率为eq \f(22+8,100)=0.3,所以用A配方生产的产品中优质品率的估计值为0.3.
由试验结果知,用B配方生产的产品中优质品的频率为eq \f(32+10,100)=0.42,所以用B配方生产的产品中优质品率的估计值为0.42.
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解
*
(2)由条件知,用B配方生产的一件产品的利润大于0,当且仅当其质量指标值t≥94,由试验结果知,质量指标值t≥94的频率为eq \f(100-4,100)=0.96,
所以用B配方生产的一件产品的利润大于0的概率约为0.96.
用B配方生产的100件产品中每件产品的平均利润为eq \f(1,100)×[4×(-2)+54×2+42×4]=2.68元.
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答案
解析
*
考点二 互斥事件与对立事件的概率
例3 (1)人类通常有O,A,B,AB四种血型,某一血型的人可以给哪些血型的人输血,是有严格规定的.设X代表O,A,B,AB中某种血型,箭头左边表示供血者,右边表示受血者,则输血规则如下:①X→X;②O→X;③X→AB.已知我国O,A,B,AB四种血型的人数所占比例分别为41%,28%,24%,7%,在临床上,按照上述规则,若受血者为A型血,则一位供血者能为这位受血者正确输血的概率为( )
A.0.31
B.0.48
C.0.65
D.0.69
解析 若受血者为A型血,则O型血和A型血可以为这位受血者输血,所以一位供血者能为这位受血者正确输血的概率为0.41+0.28=0.69.
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答案
解析
*
(2)某学校成立了数学、英语、音乐3个课外兴趣小组,3个小组
分别有39,32,33名成员,一些成员参加了不止一个小组,具体情
况如图所示.现随机选取一名成员,则他至少参加2个小组的概率为
________,他至多参加2个小组的概率为________.
eq \f(3,5)
解析 记“恰好参加2个小组”为事件A,“恰好参加3个小组”为事件B,随机选取一名成员,恰好参加2个小组的概率P(A)=eq \f(11,60)+eq \f(7,60)+eq \f(10,60)=eq \f(7,15),恰好参加3个小组的概率P(B)=eq \f(8,60)=eq \f(2,15),则至少参加2个小组的概率为P(A)+P(B)=eq \f(7,15)+eq \f(2,15)=eq \f(3,5),至多参加2个小组的概率为1-P(B)=1-eq \f(2,15)=eq \f(13,15).
eq \f(13,15)
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*
【通性通法】
求互斥事件概率的一般方法
直接法
将所求事件的概率分解为一些彼此互斥的事件的概率的和,运用互斥事件的求和公式计算
间接法
先求此事件的对立事件的概率,再用公式P(A)=1-P(eq \o(A,\s\up16(-)))求出所求概率,特别是“至多”“至少”型题目,用间接法比较简便
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答案
解析
*
【巩固迁移】
3.已知袋子中有10个小球,其中红球2个,黑球和白球共8个,从中随机取出一个,设取出红球为事件A,取出黑球为事件B,随机事件C与B对立.若P(A∪B)=0.5,则P(C)=( )
A.0.3
B.0.6
C.0.7
D.0.8
解析 由题意可知,P(A)=eq \f(2,10)=0.2.因为A与B互斥且P(A∪B)=0.5,所以P(B)=0.3.又因为随机事件C与B对立,所以P(C)=1-0.3=0.7.
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答案
解析
*
4.若随机事件A,B互斥,A,B发生的概率均不等于0,且P(A)=2-a,P(B)=4a-5,则实数a的取值范围为________.
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(5,4),\f(4,3)))
解析 由题意可知eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0<P(A)<1,,0<P(B)<1,,P(A)+P(B)≤1,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0<2-a<1,,0<4a-5<1,,3a-3≤1,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1<a<2,,\f(5,4)<a<\f(3,2),,a≤\f(4,3),))解得eq \f(5,4)<a≤eq \f(4,3).故实数a的取值范围为eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(5,4),\f(4,3))).
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答案
*
考点三 古典概型
例4 (1)(2024·南通质检)我国数学家张益唐在“孪生素数”研究方面取得突破,孪生素数也称为孪生质数,就是指两个相差2的素数,例如5和7.在大于3且不超过20的素数中,随机选取2个不同的数,恰好是一组孪生素数的概率为( )
A.eq \f(3,56)
B.eq \f(3,28)
C.eq \f(1,7)
D.eq \f(1,5)
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解析
*
解析 大于3且不超过20的素数为5,7,11,13,17,19,共6个,随机选取2个不同的数,分别为(5,7),(5,11),(5,13),(5,17),(5,19),(7,11),(7,13),(7,17),(7,19),(11,13),(11,17),(11,19),(13,17),(13,19),(17,19),共15种选法,其中恰好是一组孪生素数的有(5,7),(11,13),(17,19),共3种,故随机选取2个不同的数,恰好是一组孪生素数的概率为eq \f(3,15)=eq \f(1,5).
目录
答案
解析
*
(2)已知a,b∈{-2,-1,1,2},若向量m=(a,b),n=(1,1),则向量m与n所成的角为锐角的概率是( )
A.eq \f(3,16) B.eq \f(1,4) C.eq \f(3,8) D.eq \f(7,16)
解析 向量m与n所成的角为锐角等价于m·n>0,且m与n的方向不同,即m·n=(a,b)·(1,1)=a+b>0,且a≠b,则满足条件的向量m有(-1,2),(1,2),(2,-1),(2,1),共4种,又m的取法共有4×4=16种,则向量m与n所成的角为锐角的概率是eq \f(4,16)=eq \f(1,4).
目录
答案
解析
*
(3)已知m,n∈{1,2,3,4},且m≠n,则方程eq \f(x2,m)+eq \f(y2,n)=1表示焦点在x轴上的椭圆的概率是________.
解析 方程eq \f(x2,m)+eq \f(y2,n)=1表示焦点在x轴上的椭圆,则m>n>0,有(2,1),(3,1),(3,2),(4,1),(4,2),(4,3),共6种,在题设条件下,方程有Aeq \o\al(2,4)=12种,所以所求概率为P=eq \f(6,12)=eq \f(1,2).
eq \f(1,2)
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*
【通性通法】
公式法求解古典概型问题的步骤
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答案
解析
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【巩固迁移】
5.将3名男生、1名女生共4名同学分配到甲、乙、丙三个社区参加社会实践,每个社区至少一名同学,则恰好一名女生和一名男生分到甲社区的概率是( )
A.eq \f(1,12)
B.eq \f(1,3)
C.eq \f(1,2)
D.eq \f(1,6)
解析 分配方案的总数为Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(3,3),恰好一名女生和一名男生分到甲社区的分法有Ceq \o\al(1,3)Aeq \o\al(2,2)种,则恰好一名女生和一名男生分到甲社区的概率是P=1,3)eq \f(CAeq \o\al(2,2),Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(3,3))
=eq \f(1,6).
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答案
解析
*
6.(2022·全国甲卷)从正方体的8个顶点中任选4个,则这4个点在同一个平面的概率为________.
eq \f(6,35)
解析 从正方体的8个顶点中任取4个,有n=Ceq \o\al(4,8)=70种取法,这4个点在同一个平面的有m=6+6=12种取法,故所求概率P=eq \f(m,n)=eq \f(12,70)=eq \f(6,35).
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答案
解析
*
7.已知函数y=x2,集合A={-3,-2,-1,0,1,2,3},现从A中任意取出若干个元素组成函数y=x2的定义域D,则函数y=x2的值域为{1,4}的概率为_____.
eq \f(9,127)
解析 易知集合A的非空子集有27-1=127个,即样本点的总数为127,记“函数y=x2的值域为{1,4}”为事件M,“D中含有2个元素且函数y=x2的值域为{1,4}”为事件M1,“D中含有3个元素且函数y=x2的值域为{1,4}”为事件M2,“D中含有4个元素且函数y=x2的值域为{1,4}”为事件M3,易知M1+M2+M3=M,则M1中含有的样本点为(-1,-2),(-1,2),(1,-2),(1,2),共4个;M2中含有的样本点为(-1,-2,1),(-1,-2,2),(-2,1,2),(-1,1,2),共4个;M3中含有的样本点为(-2,-1,1,2),只有1个.所以P(M)=P(M1+M2+M3)=P(M1)+P(M2)+P(M3)=eq \f(4,127)+eq \f(4,127)+eq \f(1,127)=eq \f(9,127).
目录
*
考点四 古典概型与统计的交汇问题
例5 为了了解某种新型药物对治疗某种疾病的疗效,某机构日前联合医院,进行了小规模的调查,结果显示,相当多的受访者担心使用新药后会有副作用.为了了解使用该种新型药品后是否会引起疲乏症状,该机构随机抽取了某地患有这种疾病的275人进行调查,得到统计数据如表:
新药
疲乏症状
合计
无疲乏症状
有疲乏症状
未使用新药
150
25
t
使用新药
x
y
100
合计
225
m
275
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*
(1)求2×2列联表中的数据x,y,m,t的值,根据小概率值α=0.05的独立性检验,能否判断有无疲乏症状与是否使用该新药有关?
(2)从使用该新药的100人中按是否有疲乏症状,采用比例分配的分层随机抽样的方法抽出4人,再从这4人中随机抽取2人做进一步调查,求这2人中恰有1人有疲乏症状的概率.
附:χ2=eq \f(n(ad-bc)2,(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)),n=a+b+c+d.
α
0.10
0.05
0.01
0.005
0.001
xα
2.706
3.841
6.635
7.879
10.828
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解
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解 (1)由数表知,x=225-150=75,y=100-75=25,m=275-225=50,t=150+25=175,所以x=75,y=25,m=50,t=175,
零假设为H0:有无疲乏症状与是否使用该新药无关.
根据列联表中的数据,经计算得到χ2=eq \f(275×(150×25-25×75)2,175×100×225×50)=eq \f(275,56)≈4.911>3.841=x0.05.
根据小概率值α=0.05的独立性检验,我们推断H0不成立,即认为有无疲乏症状与是否使用该新药有关.
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解
*
(2)从使用新药的100人中用比例分配的分层随机抽样的方法抽取4人的抽样比为eq \f(4,100)=eq \f(1,25),则抽取有疲乏症状的人数为eq \f(1,25)×25=1,无疲乏症状的人数为3,
记“这2人中恰有1人有疲乏症状”为事件M,于是P(M)=1,1)eq \f(CCeq \o\al(1,3),Ceq \o\al(2,4))
=eq \f(1,2),所以这2人中恰有1人有疲乏症状的概率是eq \f(1,2).
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【通性通法】
有关古典概型与统计结合的题型是高考考查概率的一个重要题型.概率与统计的结合题,无论是直接描述还是利用频率分布表、频率分布直方图等给出的信息,准确从题中提炼信息是解题的关键.复杂事件的概率问题可将其转化为互斥事件或对立事件的概率问题.
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【巩固迁移】
8.为了调查国企员工对现行个税法的满意程度,研究人员
在某地各个国企中随机抽取了1000名员工进行调查,并将满意
程度以分数的形式统计成如下的频率分布直方图,其中a=4b.
(1)求a,b的值并估计被调查的员工的满意程度的中位数;
(计算结果保留两位小数)
(2)若采用比例分配的分层随机抽样方法从[50,60),[60,70)中随机抽取8人,再从这8人中随机抽取2人,求至少有1人的分数在[50,60)的概率.
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解
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解 (1)依题意,得(a+b+0.008+0.027+0.035)×10=1,所以a+b=0.03,
又a=4b,所以a=0.024,b=0.006,
所以中位数为70+eq \f(0.5-0.08-0.24,0.035)≈75.14.
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解
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(2)依题意,知分数在[50,60)的员工抽取了2人,记为a,b,分数在[60,70)的员工抽取了6人,记为1,2,3,4,5,6,
所以从这8人中随机抽取2人的所有的情况有(a,b),(a,1),(a,2),(a,3),(a,4),(a,5),(a,6),(b,1),(b,2),(b,3),(b,4),(b,5),(b,6),(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(1,6),(2,3),(2,4),(2,5),(2,6),(3,4),(3,5),(3,6),(4,5),(4,6),(5,6),共28种,
其中满足条件的有(a,b),(a,1),(a,2),(a,3),(a,4),(a,5),(a,6),(b,1),(b,2),(b,3),(b,4),(b,5),(b,6),共13种,
设“至少有1人的分数在[50,60)”为事件A,则P(A)=eq \f(13,28).
课时作业
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答案
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一、单项选择题
1.抛掷一枚骰子,记“向上的点数是1或2”为事件A,“向上的点数是2或3”为事件B,则( )
A.A⊆B
B.A=B
C.A∪B表示向上的点数是1或2或3
D.A∩B表示向上的点数是1或2或3
解析 由题意,可知A={1,2},B={2,3},则A∩B={2},A∪B={1,2,3},所以A∪B表示向上的点数为1或2或3.故选C.
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2.从装有若干个红球和白球(除颜色外其余均相同)的黑色布袋中随机不放回地摸球两次,每次摸出一个球.若事件“两个球都是红球”的概率为eq \f(2,15),“两个球都是白球”的概率为eq \f(1,3),则“两个球颜色不同”的概率为( )
A.eq \f(4,15)
B.eq \f(7,15)
C.eq \f(8,15)
D.eq \f(11,15)
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解析 设“两个球都是红球”为事件A,“两个球都是白球”为事件B,“两个球颜色不同”为事件C,则P(A)=eq \f(2,15),P(B)=eq \f(1,3),且eq \o(C,\s\up16(-))=A∪B.因为A,B,C两两互斥,所以P(C)=1-P(eq \o(C,\s\up16(-)))=1-P(A∪B)=1-[P(A)+P(B)]=1-eq \f(2,15)-eq \f(1,3)=eq \f(8,15).故选C.
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3.(2023·广东东莞模拟)在不超过18的素数中,随机选取两个不同的数,其和等于16的概率是( )
A.eq \f(1,21) B.eq \f(2,21) C.eq \f(1,42)
D.eq \f(1,7)
解析 不超过18的素数有2,3,5,7,11,13,17,随机选取两个不同的数有Ceq \o\al(2,7)=21种,和等于16的有3+13=16,5+11=16,共2种,所以和等于16的概率是eq \f(2,21).
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4.《三十六计》是中华民族珍贵的文化遗产之一,是一部传习久远的兵法奇书,与《孙子兵法》合称我国古代兵法谋略学的双璧,三十六计共分胜战计、敌战计、攻战计、混战计、并战计、败战计六套,每一套都包含六计,合三十六个计策,如果从这36个计策中任取2个计策,则这2个计策都来自同一套的概率为( )
A.eq \f(1,21)
B.eq \f(1,14)
C.eq \f(1,7)
D.eq \f(1,42)
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解析 从这36个计策中任取2个计策,基本事件总数n=Ceq \o\al(2,36)=630,这2个计策都来自同一套包含的基本事件的个数m=6Ceq \o\al(2,6)=90,则这2个计策都来自同一套的概率为P=eq \f(m,n)=eq \f(90,630)=eq \f(1,7).故选C.
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5.设条件甲:事件A与事件B是对立事件,结论乙:概率满足P(A)+P(B)=1,则甲是乙的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
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解析 若事件A与事件B是对立事件,则A∪B为必然事件,再由概率的加法公式得P(A)+P(B)=1.但P(A)+P(B)=1,A,B不一定是对立事件,如投掷一枚硬币3次,事件A=“至少出现一次正面”,事件B=“出现3次正面”,则P(A)=eq \f(7,8),P(B)=eq \f(1,8),满足P(A)+P(B)=1,但A,B不是对立事件.故甲是乙的充分不必要条件.
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6.(2024·海南华侨中学模拟)中国空间站的主体结构包括天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱.假设中国空间站要安排甲、乙、丙、丁4名航天员开展实验,其中天和核心舱安排2人,问天实验舱与梦天实验舱各安排1人,则甲、乙两人安排在不同舱内的概率为( )
A.eq \f(1,6)
B.eq \f(5,6)
C.eq \f(2,3)
D.eq \f(3,4)
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解析 从甲、乙、丙、丁4名航天员中任选两人去天和核心舱,剩下两人去剩下两个舱位,则有Ceq \o\al(2,4)Aeq \o\al(2,2)=6×2=12种可能,要使得甲、乙在同一个舱内,由题意,甲、乙只能同时在天和核心舱,在这种安排下,剩下两人去剩下两个舱位,则有Aeq \o\al(2,2)=2种可能.所以甲、乙两人安排在同一个舱内的概率P=eq \f(2,12)=eq \f(1,6).则甲、乙两人安排在不同舱内的概率P=1-eq \f(1,6)=eq \f(5,6).
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7.已知a∈{0,1,2},b∈{-1,1,3,5},则函数f(x)=ax2-2bx在区间(1,+∞)上为增函数的概率是( )
A.eq \f(5,12)
B.eq \f(1,3)
C.eq \f(1,4)
D.eq \f(1,6)
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解析 因为a∈{0,1,2},b∈{-1,1,3,5},所以样本点总数n=3×4=12.函数f(x)=ax2-2bx在区间(1,+∞)上为增函数,①当a=0时,f(x)=-2bx,符合条件的只有(0,-1),即a=0,b=-1;②当a≠0时,需要满足eq \f(b,a)≤1,符合条件的有(1,-1),(1,1),(2,-1),(2,1),共4种.所以函数f(x)=ax2-2bx在区间(1,+∞)上为增函数的概率是eq \f(5,12).
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8.(2024·“西南汇”联考)已知某校高三年级共1400人,按照顺序从1到1400编学号.为了如实了解学生“是否有带智能手机进入校园的行为”,设计如下调查方案:先从装有2个黑球和3个白球的不透明盒子中随机取出1个球,如果是白球,回答问题一;否则回答问题二.问题如下:一、你的学号的末位数字是奇数吗?二、你是否有带智能手机进入校园的行为?现在高三年级1400人全部参与调查,经统计,有972人回答“否”,其余人回答“是”.则该校高三年级“带智能手机进入校园”的人数大概为( )
A.8
B.20
C.148
D.247
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解析 根据题意,回答问题一的学生约有1400×eq \f(3,5)=840人,回答问题二的学生约有1400×eq \f(2,5)=560人,840人中约有420人回答“否”,则560人中约有972-420=552人回答“否”,8人回答“是”,则问题二回答“是”的人数约占eq \f(1,70),该校高三年级“带智能手机进入校园”的人数约为1400×eq \f(1,70)=20.
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二、多项选择题
9.包含甲、乙的若干人站成一排,其中不是互斥事件的是( )
A.“甲站排头”与“乙站排头”
B.“甲站排头”与“乙不站排尾”
C.“甲站排头”与“乙站排尾”
D.“甲不站排头”与“乙不站排尾”
解析 排头只能有一人,因此“甲站排头”与“乙站排头”互斥,而B,C,D中,甲、乙站位不一定在同一位置,可以同时发生,因此它们都不互斥.故选BCD.
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10.小张上班从家到公司开车有两条线路,所需时间(分钟)随交通堵塞状况有所变化,其概率分布如下表所示:
所需时间(分钟)
30
40
50
60
线路一
0.5
0.2
0.2
0.1
线路二
0.3
0.5
0.1
0.1
则下列说法正确的是( )
A.任选一条线路,“所需时间小于50分钟”与“所需时间为60分钟”是对立事件
B.从所需的平均时间看,线路一比线路二更节省时间
C.如果要求在45分钟以内从家赶到公司,小张应该选线路一
D.若小张上下班走不同线路,则所需时间之和大于100分钟的概率为0.04
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解析 “所需时间小于50分钟”与“所需时间为60分钟”是互斥而不对立事件,故A错误;线路一所需的平均时间为30×0.5+40×0.2+50×0.2+60×0.1=39分钟,线路二所需的平均时间为30×0.3+40×0.5+50×0.1+60×0.1=40分钟,故B正确;线路一所需时间小于45分钟的概率为0.7,线路二所需时间小于45分钟的概率为0.8,小张应选线路二,故C错误;所需时间之和大于100分钟,则线路一、线路二的时间可以为(50,60),(60,50)和(60,60)三种情况,概率为0.2×0.1+0.1×0.1+0.1×0.1=0.04,故D正确.故选BD.
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三、填空题
11.在抛掷一枚质地均匀的骰子的试验中,事件A表示“小于5的偶数点出现”,事件B表示“小于5的点数出现”,则在一次试验中,事件A∪eq \o(B,\s\up16(-))发生的概率为______.
解析 抛掷一枚骰子的试验有6种等可能的结果,依题意知P(A)=eq \f(2,6)=eq \f(1,3),P(B)=eq \f(4,6)=eq \f(2,3),所以P(eq \o(B,\s\up16(-)))=1-P(B)=1-eq \f(2,3)=eq \f(1,3),因为eq \o(B,\s\up16(-))表示“出现5点或6点”的事件,所以事件A与eq \o(B,\s\up16(-))互斥,从而P(A∪eq \o(B,\s\up16(-)))=P(A)+P(eq \o(B,\s\up16(-)))=eq \f(1,3)+eq \f(1,3)=eq \f(2,3).
eq \f(2,3)
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12.北斗七星自古是我国人民辨别方向、判断季节的
重要依据,北斗七星分别为天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、
开阳、摇光,其中玉衡最亮,天权最暗.一名天文爱好者从七颗星中随机选两颗进行观测,则玉衡和天权至少一颗被选中的概率为________.
解析 因为玉衡和天权都没有被选中的概率为P=2,5)eq \f(C,Ceq \o\al(2,7))
=eq \f(10,21),所以玉衡和天权至少一颗被选中的概率为1-eq \f(10,21)=eq \f(11,21).
eq \f(11,21)
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13.(2024·湖南名校联考)某学校为落实“双减”政策,在课后服务时间开展了丰富多彩的兴趣拓展活动.现有甲、乙、丙、丁四人,乒乓球、篮球、足球、羽毛球、网球五项活动,由于受个人精力和时间限制,每人只能等可能的从中选择一项活动,则四人中恰有两人参加同一活动的概率为________.
解析 根据题意,每个人有5种选择,四人共54种选法,其中恰有两人参加同一种活动,有Ceq \o\al(2,4)Ceq \o\al(1,5)Aeq \o\al(2,4)种选法,故四人中恰有两人参加同一种活动的概率为2,4)eq \f(CCeq \o\al(1,5)Aeq \o\al(2,4),54)
=eq \f(72,125).
eq \f(72,125)
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14.(2023·石家庄二中模拟)数学上有种水仙花数,它是指各位数字的立方和等于其本身的三位数.水仙花数共有4个,其中仅有1个在区间(150,160)内,我们姑且称它为“水仙四妹”,则从集合{147,152,154,157,“水仙四妹”}的5个元素中任意取3个整数,则这3个整数中含有“水仙四妹”,且其余两个整数至少有一个比“水仙四妹”小的概率是________.
eq \f(1,2)
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解析 设“水仙四妹”为150+x且0<x<10,x∈Z,依题意,知13+53+x3=150+x,即有(x-1)x(x+1)=24,可得x=3,即“水仙四妹”为153,所以集合为{147,152,153,154,157},从该集合中任取3个元素,该试验的样本空间Ω={(147,152,153),(147,152,154),(147,152,157),(147,153,154),(147,153,157),(147,154,157),(152,153,154),(152,153,157),(152,154,157),(153,154,157)},共有10个样本点.记事件A表示“取出的3个整数中含有153,且其余两个整数至少有一个比153小”,则事件A包含的样本点有(147,152,153),(147,153,154),(147,153,157),(152,153,154),(152,153,157),共5个,故P(A)=eq \f(5,10)=eq \f(1,2).
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四、解答题
15.某种产品的质量以其质量指标衡量,并依据质量指标值划分等级如下表:
质量指标值m
m<185
185≤m<205
m≥205
等级
三等品
二等品
一等品
从某企业生产的这种产品中抽取200件,检测后得到如下的频率分布直方图:
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(1)根据以上抽样调查的数据,能否认为该企业生产这种产品符合“一、二等品至少要占到全部产品的92%的规定”?
(2)在样本中,按产品等级用比例分配的分层随机抽样的方法抽取8件,再从这8件产品中随机抽取4件,求抽取的4件产品中,一、二、三等品都有的概率.
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解
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解 (1)根据抽样调查数据,一、二等品所占比例的估计值为
0.200+0.300+0.260+0.090+0.025=0.875,
由于该估计值小于0.92,故不能认为该企业生产的这种产品符合“一、二等品至少要占到全部产品的92%的规定”.
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解
*
(2)由频率分布直方图知,一、二、三等品的频率分别为0.375,0.5和0.125,
故在样本中,一等品有3件,二等品有4件,三等品有1件;
再从这8件产品中随机抽取4件,一、二、三等品都有的情形有2种:
①一等品2件,二等品1件,三等品1件;
②一等品1件,二等品2件,三等品1件,
故所求的概率为P=2,3)eq \f(CCeq \o\al(1,4)Ceq \o\al(1,1)+Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(2,4)Ceq \o\al(1,1),Ceq \o\al(4,8))
=eq \f(3,7).
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答案
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16.(2023·南京模拟)有5个形状大小相同的球,其中3个红色、2个蓝色,从中一次性随机取2个球,则下列说法正确的是( )
A.“恰好取到1个红球”与“至少取到1个蓝球”是互斥事件
B.“恰好取到1个红球”与“至多取到1个蓝球”是互斥事件
C.“至少取到1个红球”的概率大于“至少取到1个蓝球”的概率
D.“至多取到1个红球”的概率大于“至多取到1个蓝球”的概率
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解析
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解析 对于A,B,两事件能同时发生,不是互斥事件,故A,B错误;对于C,“至少取到1个红球”的概率P=2,3)eq \f(C+Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(1,2),Ceq \o\al(2,5))
=0.9,“至少取到1个蓝球”的概率P=2,2)eq \f(C+Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(1,2),Ceq \o\al(2,5))
=0.7,故C正确;对于D,“至多取到1个红球”的概率P=2,2)eq \f(C+Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(1,2),Ceq \o\al(2,5))
=0.7,“至多取到1个蓝球”的概率P=2,3)eq \f(C+Ceq \o\al(1,3)Ceq \o\al(1,2),Ceq \o\al(2,5))
=0.9,故D错误.
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答案
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17.将一枚骰子投掷两次,第一次出现的点数记为a,第二次出现的点数记为b,设任意投掷两次,使两条不重合直线l1:ax+by=2,l2:x+2y=2平行的概率为P1,相交的概率为P2,若点(P1,P2)在圆(x-m)2+y2=eq \f(137,144)的内部,则实数m的取值范围是_________________.
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,18),\f(7,18)))
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解析
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解析 对于a与b各有6种情形,故总数为36种.两条直线l1:ax+by=2,l2:x+2y=2平行的情形有a=2,b=4或a=3,b=6,所以P1=eq \f(2,36)=eq \f(1,18);两条直线l1:ax+by=2,l2:x+2y=2相交的情形除平行与重合(a=1,b=2)即可,所以P2=eq \f(33,36)=eq \f(11,12),因为点(P1,P2)在圆(x-m)2+y2=eq \f(137,144)的内部,所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,18)-m))
eq \s\up12(2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(11,12)))
eq \s\up12(2)<eq \f(137,144),解得-eq \f(5,18)<m<eq \f(7,18).故实数m的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,18),\f(7,18))).
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18.随着第二轮企业出海潮的到来,某品牌手机公司积极拓展海外市场,在海外共设了30多个分支机构,需要国内公司外派大量80后、90后中青年员工.该企业为了解这两个年龄层员工是否愿意被外派工作的态度,按比例分配的分层随机抽样的方式从80后和90后的员工中随机调查了200位,得到数据如下表:
愿意被外派
不愿意被外派
合计
80后
40
40
80
90后
80
40
120
合计
120
80
200
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(1)根据小概率值α=0.01的独立性检验,推断是否愿意被外派与年龄是否有关,并说明理由;
(2)该公司举行参观驻海外分支机构的交流体验活动,拟安排6名参与调查的80后、90后员工参加.80后员工中有愿意被外派的3人和不愿意被外派的3人报名参加,从中随机选出3人,记选到愿意被外派的人数为x;90后员工中有愿意被外派的4人和不愿意被外派的2人报名参加,从中随机选出3人,记选到愿意被外派的人数为y,求x>y的概率.
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参考数据:
α
0.10
0.05
0.010
xα
2.706
3.841
6.635
参考公式:χ2=eq \f(n(ad-bc)2,(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)),其中n=a+b+c+d.
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解
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解 (1)零假设为H0:是否愿意被外派与年龄无关.
根据2×2列联表及参考公式可得
χ2=eq \f(n(ad-bc)2,(a+b)(c+d)(a+c)(b+d))
=eq \f(200×(40×40-40×80)2,80×120×120×80)
=eq \f((40-80)2,12×12×2)=eq \f(50,9)≈5.556<6.635,
根据小概率值α=0.01的独立性检验,没有充分证据推断H0不成立,因此可以认为H0成立,即认为是否愿意被外派与年龄无关.
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解
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(2)“x>y”包含“x=2,y=1”“x=3,y=1”“x=3,y=2”三个互斥事件,
因为P(x=2,y=1)=2,3)eq \f(CCeq \o\al(1,3),Ceq \o\al(3,6))
×1,4)eq \f(CCeq \o\al(2,2),Ceq \o\al(3,6))
=eq \f(9,100),
P(x=3,y=1)=3,3)eq \f(C,Ceq \o\al(3,6))
×1,4)eq \f(CCeq \o\al(2,2),Ceq \o\al(3,6))
=eq \f(1,100),
P(x=3,y=2)=3,3)eq \f(C,Ceq \o\al(3,6))
×2,4)eq \f(CCeq \o\al(1,2),Ceq \o\al(3,6))
=eq \f(3,100),
所以P(x>y)=eq \f(9+1+3,100)=eq \f(13,100).
R
$$