内容正文:
正禾一本通
一轮总复习
多媒体课件
英语(人教版)
第七章
随机变量及其分布
7.2 离散型随机变量及其分布列
一、
随机变量的概念及判定
二、
离散型随机变量的分布列
三、
分布列的性质及应用
课堂达标
课下巩固训练(十四)
学习目标 1.理解随机变量及离散型随机变量的含义. 2.掌握离散型随机变量分布列的表示方法和性质. 3.理解两点分布.
问题1 (1)100件产品中有3件次品,随机抽取3件含有次品的数量可能为多少?能否用数值表示相应结果呢?
(2)掷一枚骰子,出现正面向上的点数共有几种不同的数字?能否用数值表示相应结果呢?
(3)抛掷一枚硬币,可能会出现哪几种结果?能否用数值来表示相应结果呢?
提示:(1)100件产品中有3件次品,随机抽取3件含有次品的数量可能为0,1,2,3,可以用0,1,2,3来表示相应结果.
(2)共有6种,可以用1,2,3,4,5,6来表示相应结果.
(3)掷一枚硬币,可能出现正面向上、反面向上两种结果.可以用1表示正面向上,0表示反面向上.
一一列举
【知识提炼】
1.随机变量
一般地,对于随机试验样本空间Ω中的每个样本点ω,都有 的实数
与之对应,我们称X为随机变量.
2.随机变量的特点
(1)取值依赖于样本点.
(2)所有可能取值是明确的.
3.离散型随机变量
可能取值为 或可以 的随机变量,称之为离散型随机变量.
唯一
X(ω)
有限个
微提醒 随机变量的取值对应随机试验的某一随机事件,如“掷一枚骰子”这一随机试验中所得点数是一随机变量ξ,“ξ=2”可规定为对应随机事件“掷一枚骰子,出现2点”.
例1 (1)写出下列随机变量可能的取值,并说明随机变量所取的值表示的随机试验的结果.
①一个袋中装有8个红球,3个白球,从中任取5个球,其中所含白球的个数为X;
②一个袋中有5个同样大小的黑球,编号为1,2,3,4,5,从中任取3个球,取出的球的最大号码记为X.
解:①X可取0,1,2,3.
X=0表示取5个球全是红球;
X=1表示取1个白球,4个红球;
X=2表示取2个白球,3个红球;
X=3表示取3个白球,2个红球.
②X可取3,4,5.
X=3表示取出的球编号为1,2,3.
X=4表示取出的球编号为1,2,4;1,3,4或2,3,4.
X=5表示取出的球编号为1,2,5;1,3,5;1,4,5;2,3,5;2,4,5或3,4,5.
(2)指出下列随机变量是不是离散型随机变量,并说明理由.
①某超市5月份每天的销售额;
②某加工厂加工的一批某种钢管的外径与规定的外径尺寸之差ξ;
③江西九江市长江水位监测站所测水位在(0,29]这一范围内变化,该水位站所测水位ξ.
解:①某超市5月份每天销售额可以一一列出,故为离散型随机变量.
②实际测量值与规定值之间的差值无法一一列出,不是离散型随机变量.
③不是离散型随机变量,水位在(0, 29]这一范围内变化,不能按次序一一列举.
感悟升华 判断离散型随机变量的方法
(1)明确随机试验的所有可能结果.
(2)将随机试验的结果数量化.
(3)确定试验结果所对应的实数是否可以一一列出,若能一一列出,则该随机变量是离散型随机变量,否则不是.
【即学即用】 1.(1)(多选)下列变量是随机变量的是( )
A.在某次数学期中考试中,一个考场30名考生中做对选择题第6题的人数
B.一台机器在一段时间内出现故障的次数
C.某体育馆共有6个出口,散场后从某一出口退场的人数
D.方程x2-2x-3=0的实根个数
解析:随机变量在一个随机试验中,其结果有多种可能,选项A,B,C都符合随机变量的定义;方程x2-2x-3=0的实根个数是2,是确定的,不是随机变量,故D错误.
答案:ABC
(2)写出下列随机变量的限值范围,并说明这些值所表示的随机试验的结果.
①某市医院明天接到120急救电话的次数X.
②一个袋中装有5个白球和5个黑球,从中任取3个,其中所含白球的个数X.
解:①X=i,表示接到i次急救电话,i=0,1,2,….
②随机变量X可能的取值为0,1,2,3.
X=0表示“取出3个黑球”;X=1表示“取出1个白球,2个黑球”;
X=2表示“取出2个白球,1个黑球”;X=3表示“取出3个白球”.
问题2 在掷一枚质地均匀的骰子的随机试验中,X表示向上的点数,X的取值有哪些?X取每个值的概率分别是多少?
提示:X的取值为1,2,3,4,5,6.
X
1
2
3
4
5
6
P
eq \f(1,6)
eq \f(1,6)
eq \f(1,6)
eq \f(1,6)
eq \f(1,6)
eq \f(1,6)
图形
【知识提炼】
1.离散型随机变量的分布列
一般地,设离散型随机变量X的可能取值为x1,x2,…,xn,我们称X取每一个值xi的概率P(X=xi)= ,i=1,2,…,n为X的概率分布列,简称分布列.
离散型随机变量的分布列也可以用 表示,还可以用 表示.
X
x1
x2
…
xn
P
p1
p2
…
pn
pi
表格
0-1
2.两点分布
对于只有两个可能结果的随机试验,用A表示成功,表示“失败”,
定义X= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1,A发生,,0,\o(A,\s\up6(-))发生.))
如果P(A)=p,则P()=1-p,那么X的分布列如下表所示.
X
0
1
P
我们称X服从 分布或 分布.实际上,X为在一次试验中成功(事件A发生)的次数(0或1).
1-p
p
两点
微提醒 随机变量X只取0和1,才是两点分布,否则不是.
例2 彭老师要从10篇课文中随机抽3篇不同的课文让同学背诵,规定至少要背出其中2篇才能及格.某同学只能背诵其中的7篇,求:
(1)抽到他能背诵的课文的数量X的分布列;
(2)他能及格的概率.
解:(1)由题意可知,X的可能取值为0, 1, 2, 3,
P(X=0)=3),\s\do1(3)) eq \f(C C eq \o\al(\s\up1(0),\s\do1(7)) ,C eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(10)) )
= eq \f(1,120) ,
P(X=1)=2),\s\do1(3)) eq \f(C C eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(7)) ,C eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(10)) )
= eq \f(7,40) ,
P(X=2)=1),\s\do1(3)) eq \f(C C eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(7)) ,C eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(10)) )
= eq \f(21,40) ,
P(X=3)=0),\s\do1(3)) eq \f(C C eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(7)) ,C eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(10)) )
= eq \f(7,24) ,
所以X的分布列为
X
0
1
2
3
P
eq \f(1,120)
eq \f(7,40)
eq \f(21,40)
eq \f(7,24)
(2)该同学能及格,表示他能背诵2篇或3篇课文,
由(1)知,该同学能及格的概率为P(X≥2)=P(X=2)+P(X=3)= eq \f(21,40) + eq \f(7,24) = eq \f(49,60) .
感悟升华 求离散型随机变量的分布列的步骤
【即学即用】 2.某城市为了加快“两型社会”(资源节约型、环境友好型)的建设,本着健康、低碳的生活理念,租自行车骑游的人越来越多,自行车租车点的收费标准是每车每次租车时间不超过两小时免费,超过两小时的部分每小时收费2元(不足1小时的部分按1小时计算).有甲、乙两人相互独立地来该租车点租车骑游(各租一车一次).设甲、乙两人不超过两小时还车的概率分别为 eq \f(1,4) , eq \f(1,2) ;两小时以上且不超过三小时还车的概率分别为 eq \f(1,2) , eq \f(1,4) ;两人租车时间都不会超过四小时.
(1)求甲、乙两人所付的租车费用相同的概率;
(2)设甲、乙两人所付的租车费用之和为随机变量X,求X的分布列.
解:(1)由题意得,甲、乙两人在三小时以上且不超过四小时还车的概率分别为 eq \f(1,4) , eq \f(1,4) ,
租车费用相同,即两人都在同一时间段还车,
记“甲、乙两人所付的租车费用相同”为事件A,
则P(A)= eq \f(1,4) × eq \f(1,2) + eq \f(1,2) × eq \f(1,4) + eq \f(1,4) × eq \f(1,4) = eq \f(5,16) ,
所以甲、乙两人所付的租车费用相同的概率为 eq \f(5,16) .
(2)由题可知,X可能取的值有0,2,4,6,8,
P(X=0)= eq \f(1,4) × eq \f(1,2) = eq \f(1,8) , P(X=2)= eq \f(1,4) × eq \f(1,4) + eq \f(1,2) × eq \f(1,2) = eq \f(5,16) ,
P(X=4)= eq \f(1,2) × eq \f(1,4) + eq \f(1,4) × eq \f(1,2) + eq \f(1,4) × eq \f(1,4) = eq \f(5,16) ,
P(X=6)= eq \f(1,2) × eq \f(1,4) + eq \f(1,4) × eq \f(1,4) = eq \f(3,16) , P(X=8)= eq \f(1,4) × eq \f(1,4) = eq \f(1,16) .
所以X的分布列为
X
0
2
4
6
8
P
eq \f(1,8)
eq \f(5,16)
eq \f(5,16)
eq \f(3,16)
eq \f(1,16)
例3 设随机变量X的分布列P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X=\f(k,5))) =ak(k=1,2,3,4,5).
(1)求常数a的值;
(2)求P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X≥\f(3,5))) .
解:由题意,得X的分布列为
X
eq \f(1,5)
eq \f(2,5)
eq \f(3,5)
eq \f(4,5)
1
P
a
2a
3a
4a
5a
(1)由分布列的性质得a+2a+3a+4a+5a=1,解得a= eq \f(1,15) .
(2)方法一 P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X≥\f(3,5))) =P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X=\f(3,5))) +P(X= eq \f(4,5) )+P(X=1)= eq \f(3,15) + eq \f(4,15) + eq \f(5,15) = eq \f(4,5) .
方法二 P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X≥\f(3,5))) =1-P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X≤\f(2,5))) =1- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,15)+\f(2,15))) = eq \f(4,5) .
变式探究 本例条件不变,求P( eq \f(1,10) <X< eq \f(7,10) ).
解:∵ eq \f(1,10) <X< eq \f(7,10) ,∴X= eq \f(1,5) , eq \f(2,5) , eq \f(3,5) .
∴P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,10)<X<\f(7,10))) =P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X=\f(1,5))) +P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X=\f(2,5))) +P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X=\f(3,5)))
= eq \f(1,15) + eq \f(2,15) + eq \f(3,15) = eq \f(2,5) .
感悟升华 离散型随机变量的分布列的性质的应用
(1)验证分布列是否正确.
(2)求参数的值或取值范围.
(3)求随机变量在某个范围内取值的概率.
【即学即用】 3.(1)设离散型随机变量X的分布列为
X
0
1
2
3
4
P
0.1
0.1
m
0.3
0.2
若随机变量Y=2X-2,则P(Y=2)等于( )
A.0.3 B.0.4
C.0.6 D.0.7
解析:由离散型随机变量的分布列的性质得0.1+0.1+0.2+0.3+m=1,解得m=0.3,∵随机变量Y=2X-2,∴P(Y=2)=P(X=2)=0.3.
答案:A
(2)已知随机变量X的分布列如表所示.
X
-2
-1
0
1
2
3
P
eq \f(1,12)
eq \f(3,12)
eq \f(4,12)
eq \f(1,12)
eq \f(2,12)
eq \f(1,12)
若P(X 2<x)= eq \f(11,12) ,则实数x的取值范围是( )
A.[4,9] B.(4,9]
C.[4,9) D.(4,9)
解析:由随机变量X的分布列知,X2的可能取值为0,1,4,9,
且P(X2=0)= eq \f(4,12) ,P(X2=1)= eq \f(3,12) + eq \f(1,12) = eq \f(4,12) ,
P(X2=4)= eq \f(1,12) + eq \f(2,12) = eq \f(3,12) ,P(X2=9)= eq \f(1,12) ,
∵P(X2<x)= eq \f(11,12) = eq \f(4,12) + eq \f(4,12) + eq \f(3,12) ,
∴实数x满足4<x≤9.
答案:B
1.(多选)下列随机变量是离散型随机变量的是( )
A.连续不断地射击,首次击中目标所需要的射击次数X
B.南京长江大桥一天经过的车辆数X
C.某型号彩电的寿命X
D.连续抛掷两个质地均匀的骰子,所得点数之和X
解析:∵B,D中X的取值有限,且可以一一列举出来,故B,D中的X均为离散型随机变量.
∵A中X的取值依次为1,2,3,…,虽然无限,但可一一列举出来,故为离散型随机变量.
而C中X的取值不能一一列举出来,∴C中的X不是离散型随机变量.
答案:ABD
2.下列表格中,不是某个随机变量的分布列的是( )
解析:C选项中,P(X=1)<0不符合P(X=xi)≥0的特点,也不符合P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)=1的特点,所以C选项不是随机变量的分布列.
答案:C
3.若离散型随机变量X的分布列为
X
0
1
P
3m
2m
则m=( )
A. eq \f(1,5) B. eq \f(1,4) C. eq \f(1,3) D. eq \f(1,2)
解析:由离散型随机变量分布列的性质可知,2m+3m=1,所以m= eq \f(1,5) .
答案:A
4.一批产品分为一、二、三级,其中一级品是二级品的两倍,三级品为二级品的一半,从这批产品中随机抽取一个检验,其级别为随机变量X,则P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)≤X≤\f(5,3))) =________.
解析:设二级品有k个,则一级品有2k个,
三级品有 eq \f(k,2) 个,总数为 eq \f(7k,2) 个.
∴X的分布列为
X
1
2
3
P
eq \f(4,7)
eq \f(2,7)
eq \f(1,7)
∴P eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)≤X≤\f(5,3))) =P(X=1)= eq \f(4,7) .
答案: eq \f(4,7)
【基础巩固】
1.(多选)抛掷2枚骰子,所得点数之和记为ξ,那么{ξ=4}包含的随机试验的结果有( )
A.2枚都是4点
B.1枚是1点,另1枚是3点
C.2枚都是2点
D.2枚必有1枚是4点
解析:由题意得,抛掷2枚骰子,{ξ=4}表示掷出的1枚是1点,另1枚是3点或者2枚都是2点.
答案:BC
2.随机变量ξ的分布列如下:
ξ
0
1
2
P
a
2a
3a
则函数f(x)=x2+2x+ξ有且只有一个零点的概率为( )
A. B.
C. D.
解析:由题意知a+2a+3a=1,解得a=,因为f(x)=x2+2x+ξ有且只有一个零点,所以Δ=4-4ξ=0,解得ξ=1,所以P(ξ=1)=.
答案:B
3.若随机变量η的分布列为
η
-2
-1
0
1
2
3
P
0.1
0.2
0.2
0.3
0.1
0.1
则当P(η<x)=0.8时,实数x的取值范围是( )
A.x≤2 B.1≤x≤2
C.1<x≤2 D.1<x<2
解析:由题意知,P(η<-1)=0.1,P(η<0)=0.3,P(η<1)=0.5,P(η<2)=0.8,P(η<3)=0.9,则当P(η<x)=0.8时,实数x的取值范围是1<x≤2.
答案:C
4.袋中有除标号外完全相同的5个球,分别标有1,2,3,4,5五个号码,现在在有放回抽取的条件下依次取出两个球,设两个球的号码之和为随机变量X,则X所有可能取值的个数是( )
A.5 B.9
C.10 D.25
解析:由于抽球是在有放回条件下进行的,所以每次抽取的球号均可能是1,2,3,4,5中某个,故两次抽取球号码之和X的可能取值是2,3,4,5,6,7,8,9,10,共9个.
答案:B
5.(多选)下列选项中的随机变量服从两点分布的是( )
A.抛掷一枚骰子,所得点数X
B.某射击手射击一次,击中目标的次数X
C.从装有除颜色外其余均相同的5个红球、3个白球的袋中任取1个球,设X=
D.某医生做一次手术,手术成功的次数X
解析:由题意可知B,C,D中的随机事件只有两种结果,随机变量均服从两点分布,而抛掷一枚骰子,所得点数X的可能取值为1,2,3,4,5,6,所以A中的随机变量不服从两点分布.
答案:BCD
6.(多选)已知随机变量X的分布列如表所示,其中a,b,c成等差数列,则( )
X
-1
0
1
P
a
b
c
A.a= B.b=
C.c= D.P(|X|=1)=
解析:∵a,b,c成等差数列,∴2b=a+c.
由分布列的性质得a+b+c=3b=1,∴b=.
∴P(|X|=1)=P(X=1)+P(X=-1)=1-P(X=0)=1-.
答案:BD
7.一串钥匙有5把,只有一把能打开锁,依次试验,打不开的扔掉,直到找到能开锁的钥匙为止,则试验次数ξ的最大值为________.
解析:由于不能打开的钥匙会扔掉,故扔掉4把打不开的钥匙后,第5把钥匙就是能开锁的钥匙,故ξ的最大值为4.
答案:4
8.已知离散型随机变量X的分布列为
X
0
1
2
P
1-2q
q
则P=________.
解析:由分布列的性质得1-2q≥0,q≥0,且q=1,解得q=0.3,故P=P(X=0)+P(X=1)=+1-2×0.3=0.9.
答案:0.9
9.设S是不等式x2-x-6≤0的解集,整数m,n∈S.
(1)设“使得m+n=0成立的有序数组(m,n)”为事件A,试列举A包含的基本事件;
(2)设ξ=m2,求ξ的分布列.
解:(1)由x2-x-6≤0得-2≤x≤3,即S={x|-2≤x≤3}.
由于m,n∈Z,m,n∈S且m+n=0,
所以A包含的基本事件为(-2,2),(2,-2),(-1,1),(1,-1),(0,0).
(2)由于m的所有不同取值为-2,-1,0,1,2,3,所以ξ=m2的所有不同取值为0,1,4,9,
P(ξ=0)=,P(ξ=1)=,
P(ξ=4)=,P(ξ=9)=.
故ξ的分布列为
ξ
0
1
4
9
P
10.吃粽子是我国端午节的传统习俗.现有10个粽子,其中红豆粽2个,肉粽3个,蛋黄粽5个,假设这三种粽子除馅料外完全相同.从中任意选取3个.
(1)求选取的三个粽子中恰有1个肉粽的概率;
(2)设ξ表示取到的红豆粽个数,求ξ的分布列,并求所选3个粽子中红豆粽不少于1个的概率.
解:(1)令A表示事件“三个粽子中恰有1个肉粽”,
由古典概型的概率计算公式有P(A)=.
(2)ξ可能取的值为0,1,2,则P(ξ=k)=,k=0,1,2,
所以P(ξ=0)=,P(ξ=1)=,
P(ξ=2)=.
故ξ的分布列为
ξ
0
1
2
P
由ξ的分布列知,“所选3个粽子中红豆粽不少于1个”即ξ≥1,故概率为P(ξ≥1)=P(ξ=1)+P(ξ=2)=.
【综合运用】
11.随机变量ξ的分布列如表所示,且m+2n=1.2,则n=( )
ξ
0
1
2
3
P
0.1
m
n
0.1
A.-0.2 B.0.4
C.0.2 D.0
解析:依题意m+n+0.1+0.1=1,又m+2n=1.2,解得n=0.4,m=0.4.
答案:B
12.一个袋中装有4个红球、3个黑球,小明从袋中随机取球,记取到一个红球得2分,取到一个黑球得1分,从袋中任取4个球,则小明得分大于6分的概率是( )
A. B. C. D.
解析:记得分为X,则X的可能取值为5,6,7,8,
因为P(X=7)=,P(X=8)=,
所以P(X>6)=P(X=7)+P(X=8)=.
答案:A
13.(多选)一盒中有7个乒乓球,其中5个未使用过,2个已使用过.现从盒子中任取3个球来用,用完后再装回盒中.记盒中已使用过的球的个数为X,则下列结论正确的是( )
A.X的所有可能取值是3,4,5
B.X最有可能的取值是5
C.X等于3的概率为
D.X等于4的概率为
解析:记未使用过的乒乓球为M,已使用过的乒乓球为N,任取3个球的所有可能有1个M球和2个N球、2个M球和1个N球、3个M球.
M球使用后成为N球,故X的所有可能取值是3,4,5,故A正确;
又P(X=3)=,故C正确;
P(X=4)=,P(X=5)=,所以X最有可能的取值是4,故B,D错误.
答案:AC
14.如图所示,A,B两点由5条连线并联,它们在单位时间内能通过的最大信息量依次为2,3,4,3,2. 现记从中任取三条线且在单位时间内都通过的最大信息总量为ξ,则P(ξ≥8)=________ .
解析:方法一(直接法) 由已知得,ξ的可能取值为7,8,9,10,
∵P(ξ=7)=,
P(ξ=8)=,
P(ξ=9)=,
P(ξ=10)=,
∴ξ的概率分布列为
ξ
7
8
9
10
P
∴P(ξ≥8)=P(ξ=8)+P(ξ=9)+P(ξ=10)=.
方法二(间接法) 由已知得,ξ的可能取值为7,8,9,10,
故P(ξ≥8)与P(ξ=7)是对立事件,
所以P(ξ≥8)=1-P(ξ=7)=1-.
答案:
【创新探索】
15.如图是某市10月份1日至14日的空气污染指数折线图,空气污染指数为0~50,空气质量级别为一级;空气污染指数为51~100,空气质量级别为二级;空气污染指数为101~150,空气质量级别为三级.某人随机选择10月份的1日至13日中的某一天到达该市,并停留2天.设X是此人停留期间空气质量级别不超过二级的天数,则P(X>1)等于( )
A. B.
C. D.
解析:由题意知,X的取值范围为{0,1,2},空气质量级别不超过二级的为10月份的1日、2日、3日、7日、12日、13日、14日,P(X>1)=P(X=2),即要连续两天的空气质量级别不超过二级,所以此人应在10月份的1日、2日、12日、13日中的某一天到达该市,所以P(X>1)=P(X=2)=.
答案:C
16.某中学要购买学校教学用的粉笔,并且有非常明确的判断一盒粉笔是“优质产品”和“非优质产品”的方法.某品牌的粉笔整箱出售,每箱共有20盒,根据以往的经验,其中会有某些盒的粉笔为非优质产品,其余的都为优质产品.并且每箱含有0,1,2盒非优质产品粉笔的概率为0.7,0.2和0.1.为了购买该品牌的粉笔,学校总务老师设计了一种购买的方案:欲买一箱粉笔,随机查看该箱的4盒粉笔,如果没有非优质产品,则购买,否则不购买.设“买下所查看的一箱粉笔”为事件A,“箱中有i件非优质产品”为事件Bi(i=0, 1, 2).
(1)求P(A|B0),P(A|B1),P(A|B2);
(2)随机查看该品牌粉笔某一箱中的四盒,设X为非优质产品的盒数,求X的分布列.
解:(1)由已知P(A|B0)=1,P(A|B1)=,P(A|B2)=.
(2)X可能的取值为0,1,2,
所以P(X=0)=0.7+0.2×+0.1×,
P(X=1)=0.2×+0.1×,
P(X=2)=0.1×.
所以随机变量X的分布列为
X
0
1
2
P
$$