内容正文:
[对应学生用书P397]
1.(2025·黄山模拟)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].
(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)的学生中采用按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.
解析 (1)由频率分布直方图可得(0.002 5+0.007 5+0.015×2+2a)×20=1,解得a=0.005.
前四个矩形的面积之和为(0.002 5+0.007 5+2×0.015)×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0.007 5∶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×=3(人),
数学成绩位于[70,90)的学生人数为9×=6(人),
由题意可知,随机变量X的可能取值有0,1,2,3,
则P(X=0)==,P(X=1)==,
P(X=2)==,P(X=3)==,
所以,随机变量X的分布列为
X
0
1
2
3
P
所以,E(X)=0×+1×+2×+3×=2.
2.某市教育局为了调查学生热爱数学是否与学生的年级有关,从全市随机抽取了50位高二学生和m(m>50)位高三学生进行调查,每位学生对“是否热爱数学”提出“热爱”或“不热爱”的观点,得到如下数据:
观点
高二
高三
热爱
30
20
不热爱
20
(1)以该50名高二学生热爱数学的频率作为全市高二学生热爱数学的概率,从全市的高二学生中随机抽取3名学生,记X为这3名学生中热爱数学的学生人数,求X的分布列和期望;
(2)若根据小概率值α=0.01的独立性检验,认为热爱数学与学生的年级有关,求实数m的最小值.
附:χ2=.
α
0.050
0.010
0.001
xα
3.841
6.635
10.828
解析 (1)由题意可知,高二学生热爱数学的概率为P==,热爱数学的学生人数X~B,
则P(X=0)=3=,
P(X=1)=C12=,
P(X=2)=C21=,
P(X=3)=3=,
故X的分布列为
X
0
1
2
3
P
X的期望为E(X)=3×=.
(2)因为根据小概率值α=0.01的独立性检验,认为热爱数学与学生的年级有关,
所以χ2=>6.635,
令f(m)=(50+m)[30(m-20)-400]2-6.635×50×50×m×m,则f(m)>0,
所以f′(m)=25(108m2-2527m-80 000),
因为y=25(108m2-2527m-80 000)的对称轴为m=<50,且当m=50时,y>0,
所以f′(m)=25(108m2-2527m-80 000)在[50,+∞)上恒大于0,
所以f(m)在[50,+∞)上单调递增,而f(56)<0,f(57)>0,
所以实数m的最小值为57.
3.(2024·淄博一模)为了解居民体育锻炼情况,某地区对辖区内居民体育锻炼进行抽样调查.统计其中400名居民体育锻炼的次数与年龄,得到如下的频数分布表.
年龄
次数
[20,30)
[30,40)
[40,50)
[50,60]
每周0~2次
70
55
36
59
每周3~4次
25
40
44
31
每周5次及以上
5
5
20
10
(1)若把年龄在[20,40)的锻炼者称为青年,年龄在[40,60]的锻炼者称为中年,每周体育锻炼不超过2次的称为体育锻炼频率低,不低于3次的称为体育锻炼频率高,根据小概率值α=0.01的独立性检验判断体育锻炼频率的高低与年龄是否有关联;
(2)从每周体育锻炼5次及以上的样本锻炼者中,按照表中年龄段采用按比例分配的分层随机抽样,抽取8人,再从这8人中随机抽取3人,记这3人中年龄在[30,40)与[50,60]的人数分别为X,Y,ξ=|X-Y|,求ξ的分布列与期望;
(3)已知小明每周的星期六、星期天都进行体育锻炼,且两次锻炼均在跑步、篮球、羽毛球3种运动项目中选择一种,已知小明在某星期六等可能选择一种运动项目,如果星期六选择跑步、篮球、羽毛球,则星期天选择跑步的概率分别为,,,求小明星期天选择跑步的概率.
参考公式: χ2=,n=a+b+c+d.
附:
α
0.10
0.05
0.01
0.005
0.001
xa
2.706
3.841
6.635
7.879
10.828
解析 (1)零假设H0:体育锻炼频率的高低与年龄无关,
由题得2×2列联表如下:
体育锻炼频率
青年
中年
合计
体育锻炼频率低
125
95
220
体育锻炼频率高
75
105
180
合计
200
200
400
χ2=≈9.091>6.635,
根据小概率值α=0.01的独立性检验推断H0不成立,
即认为体育锻炼频率的高低与年龄有关,此推断犯错误的概率不大于0.01.
(2)由数表知,利用分层抽样的方法抽取的8人中,年龄在[30,40),[50,60]内的人数分别为1,2,依题意,ξ的所有可能取值分别为0,1,2,
所以P(ξ=0)=P(X=0,Y=0)+P(X=1,Y=1)=+=,
P(ξ=1)=P(X=0,Y=1)+P(X=1,Y=0)+P(X=1,Y=2)=++=,
P(ξ=2)=P(X=0,Y=2)==,
所以ξ的分布列为
ξ
0
1
2
P
所以ξ的数学期望为E(ξ)=0×+1×+2×=.
(3)记小明在某一周星期六选择跑步、篮球、羽毛球,分别为事件A,B,C,
星期天选择跑步为事件D,则P(A)=,P(B)=,P(C)=,
P(D|A)=,P(D|B)=,P(D|C)=,
所以P(D)=P(A)P(D|A)+P(B)P(D|B)+P(C)P(D|C)
=×+×+×=.
所以小明星期天选择跑步的概率为.
4.经观测,长江中某鱼类的产卵数y与温度x有关,现将收集到的温度xi和产卵数yi(i=1,2,…,10)的10组观测数据作了初步处理,得到如图的散点图及一些统计量表.
xi
ti
yi
zi
(xi-)2
360
54.5
1360
44
384
(ti-)2
(ti-)·
(yi-)
(xi-)·
(zi-)
(xi-)·
(yi-)
—
3
588
32
6430
—
表中ti=,zi=ln yi,=zi.
(1)根据散点图判断,y=a+bx,y=n+m与y=哪一个适宜作为y与x之间的回归方程模型并求出y关于x的回归方程(给出判断即可,不必说明理由);
(2)某兴趣小组抽取两批鱼卵,已知第一批中共有6个鱼卵,其中“死卵”有2个;第二批中共有8个鱼卵,其中“死卵”有3个.现随机挑选一批,然后从该批次中随机取出两个鱼卵,求取出“死卵”个数的分布列及均值.
附:对于一组数据(u1,v1),(u2,v2),…,(un,vn),其经验回归直线方程=+u的斜率和截距的最小二乘估计分别为=,=-.
解析 (1)根据散点图判断,看出样本点分布在一条指数函数图象的周围,所以y=适宜作为y与x之间的回归方程模型.
令z=ln y,则z=c2x+ln c1,则2===,ln c1=-c2=×44-×36=1.4,所以=x+1.4,
所以y关于x的回归方程为.
(2)由题意,设随机挑选一批,取出两个鱼卵,其中“死卵”个数为ξ,则ξ的所有可能取值为0,1,2,
设事件Ai=“所取两个鱼卵来自第i批”(i=1,2),所以P(A1)=P(A2)=,
设事件Bj=“所取两个鱼卵有j个‘死卵’”(j=0,1,2),由全概率公式
P(ξ=0)=P(B0|A1)P(A1)+P(B0|A2)P(A2)=×+×=,
P(ξ=1)=P(B1|A1)P(A1)+P(B1|A2)P(A2)=×+×=,
P(ξ=2)=P(B2|A1)P(A1)+P(B2|A2)P(A2)=×+×=.
所以取出“死卵”个数的分布列为
ξ
0
1
2
P
所以E(ξ)=0×+1×+2×==.
所以取出“死卵”个数的均值为.
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