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教考衔接课5从高考概率与统计试题探寻高考改革动向
概率与计是高考考查学生数学建模素养和数据分析素养的重要载体,在
高考中占有非常重要的地位.概率与统计的命题方向主要有以下两类:一是概率
计算问题:二是统计案例问题.近年来新高考加大了相互独立事件和条件概率的
考查力度,由于该部分知识也恰是新教材中扩充的内容,切合了新课标对教学的
要求,指引师生在后续的备考中要关注教材改版前后内容的变化,同时兼顾知识
间的渗透与融合。
口命题点一立足统计本质、注重知识交融
[典例1](2023·新高考川卷)某研究小组经过研究发现某种疾病的患病者与未
患病者的某项医学指标有明显差异,经过大量调查,得到如下的患病者和未患病
者该指标的频率分布直方图:
频率组距
0.040
0.036
0.034
0.012
0.002
0
95100105110115120125130指标
忠病者
频率/组距
0.010
0.002x-
0
707580859095100105指标
未患病者
利用该指标制定一个检测标准,需要确定临界值©,将该指标大于℃的人判定为
阳性,小于或等于的人判定为阴性,此检测标准的漏诊率是将患病者判定为阴
性的概率,记为p(c):误诊率是将未患病者判定为阳性的概率,记为g(c,.假设
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数据在组内均匀分布.以事件发生的频率作为相应事件发生的概率.
(1)当漏诊率p(c)=0.5%时,求临界值c和误诊率q(c):
(2)设函数f(c)=p(c)十q(c).当c∈[95,105]时,求f(c)的解析式,并求f(c)在区
间[95,105]的最小值
[解](1)由题图知(100一95)×0.002=1%>0.5%,所以95<c<100,
设X为患病者的该指标,
则pc)=PX≤c)=(c-95)×0.002=0.5%,
解得c=97.5.
设了为未患病者的该指标,
则gc)=P(Y>c)=(100-97.5)×0.01+5×0.002=0.035=3.5%.
(2)当95≤c≤100时,
pc)=(c-95)×0.002=0.002c-0.19,
q(c)=(100-c)×0.01+5×0.002=-0.01c+1.01,所以f(c)=p(c)+9(c)=-
0.008c+0.82:
当100<c≤105时,
p(c)=5×0.002+(c-100)×0.012=0.012c-1.19,g(c)=(105-c)×0.002=
0.002c+0.21,
所以f(c)=p(c)+g(c)=0.01c-0.98.
(-0.008c+0.82,95≤c≤100,
综上所述,f(c)={
0.01c-0.98,100<c≤105
由一次函数的单调性知,函数f(c)在[95,100]上单调递减,在(100,105]上单调
递增,作出f(c)在区间[95,105]上的大致图象(略),可得f(c)在区间[95,105]上
的最小值f(c)min=f(100)=-0.008×100+0.82=0.02.
名师点评概率主要研究随机现象,统计主要研究数据,进行数据分析,将两者
巧妙地融合是历年来高考命题的思想之一,高考曾将频率分布直方图与二项分布、
超几何分布、正态分布融为一体考查,本题又将频率分布直方图与分位数、函数
建模巧妙地融为一体,给出了新的命题动向.关注知识间的内在联系,研习高考
命题思路,提升备考技能。
【教用·备选题】
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(2024·安徽黄山一模)某校高三年级1000名学生的高考适应性演练数学成绩频
率分布直方图如图所示,其中成绩分组区间是
[30,50),[50,70),[70,90),[90,110),[110,130),[130,150].
频率/组距
0.0150
0.0075
0.0025
030507090110130150数学成绩/分
(1)求图中a的值,并根据频率分布直方图,估计这1000名学生的这次考试数学
成绩的第85百分位数:
(2)从这次数学成绩位于[50,70),[70,90)的学生中采用比例分配的分层随机
抽样的方法抽取9人,再从这9人中随机抽取3人,该3人中成绩在区间
[70,90)的人数记为X,求X的分布列及数学期望.
[解](1)由频率分布直方图可得(0.0025+0.0075+0.0150×2+2a)×20=1,
解得a=0.005.
前四个矩形的面积之和为(0.0025+0.0075+2×0.0150)×20=0.8,
前五个矩形的面积之和为0.8+0.005×20=0.9,
设这1000名学生的这次考试数学成绩的第85百分位数为m,则0.8+
(m-110)×0.005=0.85,解得m=120,
因此,这1000名学生的这次考试数学成绩的第85百分位数为120
(2)数学成绩位于[50,70),[70,90)的学生人数之比为0.0075:0.015=1:2,
所以,所抽取的9人中,数学成绩位于[50,70)的学生人数为9×青=3,数学
成绩位于[70,90)的学生人数为9×号=6.
由题意可知,随机变量X的可能取值有0,1,2,3,别P(X=0)=得=东,P
(x=1)=等=,
PX=2)-等=培,P(X=3)-月-a,
所以,随机变量X的分布列如下表所示:
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X
0
2
3
P
产
品
器
所以,E(X)=0×序+1×年+2×器+3×员=2.
)命题点二考查数据分析、渗透原理论证
[典例2】(2022·新高考1卷改编)一医疗团队为研究某地的一种地方性疾病与
当地居民的卫生习惯(卫生习惯分为良好和不够良好两类)的关系,在已患该疾病
的病例中随机调查了100例(称为病例组),同时在未患该疾病的人群中随机调查
了100人(称为对照组),得到如下数据:
单位:人
卫生习惯
组别
不够良好
良好
病例组
40
60
对照组
10
90
madbc)
附:X2=a+bc+a+9b叶d,n=a+b十c+d
d
0.05
0.01
0.001
Xa
3.841
6.635
10.828
(1)依据小概率值a=0.01的独立性检验,能否认为患该疾病群体与未患该疾病群
体的卫生习惯有差异?
(2)从该地的人群中任选一人,A表示事件“选到的人卫生习惯不够良好”,B表
P(BA)
P(BA)
示事件“选到的人患有该疾病”·丽与丽的比值是卫生习惯不够良好对患
该疾病风险程度的一项度量指标,记该指标为R.
P(AB)P(AB)
①证明:R=ABPA阳:
②利用该调查数据,给出P(AB),P(AB)的估计值,并利用①的结果给出R的估
计值。
[解](1)零假设为H:患该疾病群体与未患该疾病群体的卫生习惯无差异.
madbc)2
X2=a+bc件da+ob+可=
20040x90-60x102
50x150×100x100
=24>6.635=x001,
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依据小概率值=0.01的独立性检验,推断Ho不成立,即认为患该疾病群体与未
患该疾病群体的卫生习惯有差异.
R
R两
P(BA)-P(BA)
(2)①证明:R=聊=
P(BA)-P(BA)·
P(BA)-P(BA)
由题意知,证明PAP(啊
P(AB)-P(AB)
=PABP4的即可,
RAB PYAB)
9P0
P(AB)-P(A B)
左边=RA超A画
P用P)
P(AB)-P(AB),
代明司
)
P(AB)-P(A B)
右边=回颤=
K8)
P(AB)-P(AB)
P(AB)P(AB)
左边=右边,故R=PABP(A·
②由已知P4B)=,P4B)=b,
又P4)=是,P(AB)=品,
P(AB)P(AB)
所以R=PA5PAB
=6.
名师点评
新教材与老教材相比,对核心概念、重要公式等都做了必要的拓展、
补充或证明,平时备考需进一步加强对核心概念的认知和基本理论体系的建立,
如本题(2)问与我们平时的备考不同,一是题干长,二是涉及条件概率,而且还
是证明问题,本题看似麻烦,实则容易,由已知条件和所求R的值两个等式可分
别利用条件概率公式展开相乘化简,即可得证:然后结合互斥、对立事件概率之
问的关系就可以轻而易举地解答出最后一问.
【教用·备选题】
1.(2024·湖北荆州模拟)某果园产苹果,其中一堆苹果中大果与小果的比例为4
1.
(1)若选择分层随机抽样,抽出100个苹果,其中大果的单果平均质量为240克,
方差为300,小果的单果平均质量为190克,方差为320,试估计果园苹果的单
果平均质量、方差:
(2)现用一台分选机筛选,已知这台分选机把大果筛选为小果的概率为10%,把
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小果筛选为大果的概率为5%,经过分选机筛选后,现从“大果”里随机抽取一
个,求这个“大果”是真的大果的概率
参考公式:样本划分为2层,各层的容量、平均数和方差分别为:m,x,S子:
n,y,号·记样本平均数为0,样本方差为2,s2=
[s+(&)2]++s+y-w的1.
[解](1)因为大果与小果的比例为4:1,
所以100个苹果中,大果的个数为青×100=80,小果的个数为青×100=20,
设大果的单果平均质量为名1克,方差为S,小果的单果平均质量为2克,方差为
g,
设100个苹果的单果平均质量为w克,方差为2,则81=240,S=300,2
190,S号=320,
所以100个苹果的单果平均质量W=0240190=230克,
100
100个苹果的方差2=0×B00+(240-230)门+品×B20+(190-230)月=704
80
故估计果园苹果的单果平均质量为230克,方差为704.
(2)设事件A1=“放入水果分选机的苹果为大果”,
事件A2=“放入水果分选机的苹果为小果”,
事件B=“水果分选机筛选的苹果为‘大果’”,
由题知P(A1)=,P(A2)=言,
P(A1)=10%=,P(A2)=5%=六
所以P(A1)=1-P(A1)=1-=品,
由全概率公式可得,P(B)=P(A1B)+P(A2B)
=P(A1)P(A1)+P(A2)P(A2)
=手×品+片×市=品,
P(AB)=P(A1)P(A1)=手×品=器,
因此,P(AB)=智=号品=君。
所以从“大果”里随机抽取一个,这个“大果”是真的大果的概率为号
2.从装有3个红球和4个蓝球的袋中,每次随机摸出1个球,摸出的球不再放
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回,记A,表示事件“第1次摸到红球”,=1,2,,7.
(1)求第一次摸到蓝球的条件下第二次摸到红球的概率;
(2)记P(AA43)表示A1,A2,A3同时发生的概率,P(A3A42)表示已知A与A2
都发生时43发生的概率,
①证明:P414243)=P(41)P(4241)P(A4142):
②求P(43):
解(Q)由条件桃率公式可得PA)=岩-琴-,
所以在第一次摸到蓝球的条件下,第二次摸到红球的概率为:
(2)①证明:由条件概率乘法公式
P(AA:A)
P4sA42)=号,可得PA44)=PA4rA44,
P(AA
由P4241)=PA,
可得P(AA2)=P(A1)P(A2A1),
所以P(A43A3)=P(A)P(A2Ai)P(A34A2)
②由①可得P43)=P(A1A2A3)+P(A1A2A3)+P(A1A2A3)+P(A1A2Ag)
P(A)P(AA)P(A3AA2)+P(A)P(AA)P(A3AA2)+P(A)P(AA)P(AAA2)
=号×名×+等×君×号+号×告×号+等×吾×是=号,所以P4)=号.
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