内容正文:
第四章 概率与统计
4.2 随机变量
4.2.3 二项分布与超几何分布
第1课时 n次独立重复试验与二项分布
课程标准:1.理解n次独立重复试验的概念.2.通过具体实例,掌握二项分布,并能解决简单的实际问题.
教学重点:n次独立重复试验的模型、二项分布.
教学难点:二项分布的分布列及有关的概率计算.
核心素养:1.通过学习n次独立重复试验的概念、二项分布的概念培养数学抽象素养.2.通过利用二项分布解决问题培养逻辑推理素养和数学运算素养.
(教师独具内容)
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
知识点一 n次独立重复试验
在_______条件下重复n次伯努利试验时,人们总是约定这n次试验是____________,此时这n次伯努利试验也常称为n次独立重复试验.
知识点二 二项分布
一般地,如果一次伯努利试验中,出现“成功”的概率为p,记q=1-p,且n次独立重复试验中出现“成功”的次数为X,则X的取值范围是{0,1,…,k,…,n},而且P(X=k)=__________,k=0,1,…,n,此时称X服从参数为n,p的二项分布,记作____________.
[点拨] 根据二项分布与两点分布的定义,可知两点分布是一种特殊的二项分布,即n=1时的二项分布.
相同
相互独立的
X~B(n,p)
核心概念掌握
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1.(n次独立重复试验的特点)(多选)对于n次独立重复试验,下列说法正确的是( )
A.每次试验之间是相互独立的
B.每次试验只有两个相互对立的结果
C.每次试验中事件A发生的概率相等
D.各次试验中,各个事件是互斥的
核心概念掌握
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核心概念掌握
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核心素养形成
题型一 n次独立重复试验
例1 (多选)下列试验不是n次独立重复试验的是( )
A.依次投掷四枚质地不同的硬币
B.某人射击,击中目标的概率是稳定的,他连续射击了10次
C.口袋中装有5个白球,3个红球,2个黑球,依次从中抽取5个球
D.小明做10道难度不同的数学单选题
解析 由于试验的条件不同(硬币质地不同),因此A项不是n次独立重复试验;某人射击,击中目标的概率是稳定的,因此B项是n次独立重复试验;每次抽取,每种颜色出现的可能性不相等,因此C项不是n次独立重复试验;10道题难度不同,每道题做对的概率也不同,因此D项不是n次独立重复试验.故选ACD.
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【感悟提升】 n次独立重复试验的判断依据
(1)要看该试验是不是在相同的条件下可以重复进行.
(2)每次试验相互独立、互不影响.
(3)每次试验都只有两种结果,即事件发生、不发生.
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【跟踪训练】
1.小明同小华一起玩掷骰子游戏,比赛谁能掷出奇数点.游戏规则如下:小明先掷,小华后掷,如此间隔投掷.问:
(1)小明共投掷n次,是否可看作n次独立重复试验?小华共投掷m次,是否可看作m次独立重复试验?
(2)在游戏的全过程中共投掷了m+n次,则这m+n次是否可看作m+n次独立重复试验?
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解:(1)由伯努利试验的判断条件,小明、小华各自投掷骰子时可看作在相同条件下,且每次投掷互不影响,故小明投掷的n次可看作n次独立重复试验,小华投掷的m次可看作m次独立重复试验.
(2)在游戏的全过程中投掷m+n次,不是在相同条件下(两人间隔投掷)进行的,故不可看作m+n次独立重复试验.
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【感悟提升】 求解二项分布的分布列及概率计算问题的思路
(1)根据题意设出随机变量,并分析出随机变量服从二项分布.
(2)找到参数n,p,并写出二项分布的分布列.
(3)将k值代入求解概率.
注意:二项分布求解随机变量涉及“至少”“至多”问题的取值概率,其实质是求在某一取值范围内的概率,一般转化为几个互斥事件发生的概率的和,或者利用对立事件求概率.
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(2)掷一个质地均匀的骰子n次,设出现k次点数为1的概率为Pn(k),若n=20,则当Pn(k)取得最大值时,k=( )
A.3 B.4
C.8 D.10
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随堂水平达标
1.下列随机变量X不服从二项分布的是( )
A.投掷一个均匀的骰子5次,X表示点数为6出现的次数
B.某射击运动员射中目标的概率为p,设每次射击是相互独立的,X为从开始射击到击中目标所需要的射击次数
C.实力相等的甲、乙两选手进行了5局乒乓球比赛,X表示甲获胜的次数
D.某星期内,每次下载某网站数据电脑被病毒感染的概率为0.3,X表示从该网站下载n次数据电脑被病毒感染的次数
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4.将一枚硬币连掷7次,如果出现k次正面向上的概率等于出现k+1次正面向上的概率,那么k的值为________.
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课后课时精练
基础题(占比50%) 中档题(占比40%) 拔高题(占比10%)
题号 1 2 3 4 5 6 7
难度 ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★
对点 二项分布的概念 二项分布的概率、互斥事件的概率 二项分布的概率公式、利用组合数的性质求参数 二项分布的概率及应用 二项分布的概率及应用 已知二项分布的概率求参数 n次独立重复试验中求n的最值
题号 8 9 10 11 12 13 14
难度 ★★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★
对点 两个随机变量服从二项分布求概率 二项分布的概率的综合计算 利用相互独立事件的概率求参数、二项分布的分布列 二项分布的概率 与二项分布有关的新定义问题的概率计算 统计与二项分布的分布列相结合 全概率公式与二项分布的概率最值的综合应用
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一、选择题
1.在100件产品中有5件次品,采用有放回抽取的方式从中任意抽取10件,设X表示这10件产品中的次品数,则( )
A.X~B(100,0.05) B.X~B(10,0.05)
C.X~B(1000,95) D.X~B(10,0.95)
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2.一个病人服用某种新药后被治愈的概率为0.9,则服用这种新药的4个病人中至少3人被治愈的概率为( )
A.0.729
B.0.2916
C.0.6561
D.0.9477
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3.若X~B(10,0.5),则当P(X=k)取得最大值时,k=( )
A.4或5 B.5或6
C.10 D.5
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三、解答题
9.某篮球运动员的罚球命中率为80%,计算(结果精确到0.01):
(1)5次罚球中恰有2次命中的概率;
(2)5次罚球中至少有2次命中的概率;
(3)5次罚球中恰有2次命中,且其中第3次命中的概率.
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13.某学校在假期安排了“垃圾分类知识普及实践活动”,为了解学生的学习成果,该校对全校学生进行了测试(满分100分),并随机抽取50名学生的成绩进行统计,将其分成以下6组:[40,50),[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100],整理得到如图所示的频率分布直方图.
(1)求图中a的值;
(2)试估计全校学生成绩的第80百分位数;
(3)若将频率视为概率,从全校成绩在80分
及以上的学生中随机抽取3人,用随机变量X表示
成绩在[90,100]中的人数,求随机变量X的分布列.
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解:(1)由题意,得(0.006+a+0.018+0.032+0.020+0.010)×10=1,
解得a=0.014.
(2)设全校学生成绩的第80百分位数为t,
∵1-80%=0.2,0.1<0.2,0.1+0.2>0.2,
∴t∈[80,90),
∴0.1+(90-t)×0.02=0.2,解得t=85,
∴全校学生成绩的第80百分位数为85.
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14.小张参加某知识竞赛,题目按照难度不同分为A类题和B类题,小张回答A类题正确的概率为0.9,回答B类题正确的概率为0.45.已知题库中B类题的数量是A类题数量的2倍.
(1)求小张在题库中任选一题,回答正确的概率;
(2)已知题库中的题目数量足够多,该知识竞赛需要小张从题库中连续回答10个题目,若小张在这10个题目中恰好回答正确k(k=0,1,2,…,10)个的概率为Pk,则当k为何值时,Pk最大?
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R
Ceq \o\al(k,n)pkqn-k
[想一想] 二项分布中公式P(X=k)=Ceq \o\al(k,n)pkqn-k与二项式定理的通项之间有什么关系?
提示:记P(X=k)=Ceq \o\al(k,n)pk(1-p)n-k=Ceq \o\al(k,n)pkqn-k,则它恰好是二项式(q+p)n展开式的第k+1项,即[(1-p)+p]n展开式的第k+1项.
2.(n次独立重复试验概率的求解)连续掷一枚均匀的硬币5次,恰好有3次出现正面向上的概率是________.
3.(二项分布概率公式的应用)已知η~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6,\f(1,3))),则P(η=4)=________.
eq \f(5,16)
eq \f(20,243)
题型二 二项分布及其应用
例2 一名学生每天骑自行车上学,从家到学校的途中有5个交通岗,假设他在各交通岗遇到红灯的事件是相互独立的,并且概率都是eq \f(1,3).
(1)求这名学生在途中遇到红灯的次数ξ的分布列;
(2)求这名学生在首次遇到红灯或到达目的地停车前经过的交通岗数η的分布列;
(3)求这名学生在途中至少遇到一次红灯的概率.
解 (1)由题意,知ξ~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(5,\f(1,3))),则P(ξ=k)=Ceq \o\al(k,5)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(k)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(5-k),k=0,1,2,3,4,5.
所以ξ的分布列为
ξ
0
1
2
3
4
5
P
eq \f(32,243)
eq \f(80,243)
eq \f(80,243)
eq \f(40,243)
eq \f(10,243)
eq \f(1,243)
(2)η的概率分布为Ρ(η=k)=P(前k个是绿灯,第k+1个是红灯)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(k)×eq \f(1,3),k=0,1,2,3,4;
P(η=5)=P(5个均为绿灯)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(5),
故η的分布列为
η
0
1
2
3
4
5
P
eq \f(1,3)
eq \f(2,9)
eq \f(4,27)
eq \f(8,81)
eq \f(16,243)
eq \f(32,243)
(3)所求概率为P(ξ≥1)=1-P(ξ=0)=1-eq \f(32,243)=eq \f(211,243).
【跟踪训练】
2.(1)若随机变量ξ服从Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6,\f(1,2))),则P(ξ≤3)=( )
A.eq \f(11,32)
B.eq \f(7,32)
C.eq \f(21,32)
D.eq \f(7,64)
解析:解法一:∵ξ~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6,\f(1,2))),∴P(ξ=k)=Ceq \o\al(k,6)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(k)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2)))
eq \s\up12(6-k)=Ceq \o\al(k,6)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(6),∴P(ξ≤3)=P(ξ=0)+P(ξ=1)+P(ξ=2)+P(ξ=3)=(Ceq \o\al(0,6)+Ceq \o\al(1,6)+Ceq \o\al(2,6)+Ceq \o\al(3,6))×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(6)=eq \f(21,32).故选C.
解法二:∵ξ~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6,\f(1,2))),∴P(ξ=k)=Ceq \o\al(k,6)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(k)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2)))
eq \s\up12(6-k)=Ceq \o\al(k,6)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(6),∴P(ξ≤3)=1-P(ξ≥4)=1-4,6)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(C×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(6)+Ceq \o\al(5,6)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(6)+Ceq \o\al(6,6)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(6)))
=eq \f(21,32).故选C.
(2)某公司招聘员工,先由两位专家面试,若两位专家都同意通过,则视作通过初审予以录用;若这两位专家都未同意通过,则视作未通过初审不予以录用;当这两位专家意见不一致时,再由第三位专家进行复审,若能通过复审则予以录用,否则不予以录用.设应聘人员获得每位初审专家通过的概率均为eq \f(1,2),复审能通过的概率为eq \f(3,10),各专家评审的结果相互独立.
①求某应聘人员被录用的概率;
②若4人应聘,设X为被录用的人数,求X的分布列.
解:设“两位初审专家都同意通过”为事件A,“只有一位初审专家同意通过”为事件B,“通过复审”为事件C.
①设“某应聘人员被录用”为事件D,
则D=A∪BC.
因为P(A)=eq \f(1,2)×eq \f(1,2)=eq \f(1,4),
P(B)=2×eq \f(1,2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2)))=eq \f(1,2),P(C)=eq \f(3,10),
所以P(D)=P(A∪BC)=P(A)+P(B)P(C)=eq \f(1,4)+eq \f(1,2)×eq \f(3,10)=eq \f(2,5).
所以某应聘人员被录用的概率为eq \f(2,5).
②根据题意,X的取值范围为{0,1,2,3,4},
且X~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4,\f(2,5))),所以P(X=0)=Ceq \o\al(0,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,5)))
eq \s\up12(4)=eq \f(81,625),
P(X=1)=Ceq \o\al(1,4)×eq \f(2,5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,5)))
eq \s\up12(3)=eq \f(216,625),
P(X=2)=Ceq \o\al(2,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,5)))
eq \s\up12(2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,5)))
eq \s\up12(2)=eq \f(216,625),
P(X=3)=Ceq \o\al(3,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,5)))
eq \s\up12(3)×eq \f(3,5)=eq \f(96,625),
P(X=4)=Ceq \o\al(4,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,5)))
eq \s\up12(4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,5)))
eq \s\up12(0)=eq \f(16,625).
所以X的分布列为
X
0
1
2
3
4
P
eq \f(81,625)
eq \f(216,625)
eq \f(216,625)
eq \f(96,625)
eq \f(16,625)
题型三 二项分布中概率的最值问题
例3 (1)某人射击一发子弹,击中目标的概率为eq \f(4,5),现在他射击19发子弹,则击中目标的子弹数最可能是( )
A.14
B.15
C.16
D.15或16
解析 设击中目标的子弹数为X,则X~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(19,\f(4,5))),有P(X=k)=Ceq \o\al(k,19)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))
eq \s\up12(k)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))
eq \s\up12(19-k),k∈N,k≤19,依题意,设P(X=k)最大,显然P(X=0),P(X=19)都不是最大的,即有1≤k≤18,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(P(X=k)≥P(X=k+1),,P(X=k)≥P(X=k-1),))
即k,19)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))\s\up12(k)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))\s\up12(19-k)≥Ceq \o\al(k+1,19)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))\s\up12(k+1)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))\s\up12(18-k),,Ceq \o\al(k,19)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))\s\up12(k)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))\s\up12(19-k)≥Ceq \o\al(k-1,19)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))\s\up12(k-1)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))\s\up12(20-k),))
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(19!,k!(19-k)!)≥4·\f(19!,(k+1)!(18-k)!),,4·\f(19!,k!(19-k)!)≥\f(19!,(k-1)!(20-k)!),))整理得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(k+1≥4(19-k),,4(20-k)≥k,))解得15≤k≤16,所以击中目标的子弹数最可能是15或16.故选D.
解析 掷一个质地均匀的骰子20次,其中出现点数为1的次数为X,则X~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(20,\f(1,6))),P20(k)=Ceq \o\al(k,20)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,6)))
eq \s\up12(k)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,6)))
eq \s\up12(20-k),eq \f(P20(k),P20(k-1))=eq \f(1,5)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(21,k)-1)),当1≤k≤3时,eq \f(1,5)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(21,k)-1))>1,P20(k)>P20(k-1);当k≥4时,eq \f(1,5)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(21,k)-1))<1,P20(k)<P20(k-1).所以当k=3时,P20(k)取得最大值.故选A.
【感悟提升】 二项分布概率最大问题的求解方法
(1)不等式组法:利用不等式组
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(P(X=k)≥P(X=k+1),,P(X=k)≥P(X=k-1)))来求解.
(2)作商法:利用eq \f(P(X=k),P(X=k-1))(k∈N,1≤k≤n)与1的大小关系来求解.
【跟踪训练】
3.一年之计在于春,一日之计在于晨,春天是播种的季节,是希望的开端.某种植户对一块地的n个坑进行播种,每个坑播3粒种子,每粒种子发芽的概率均为eq \f(1,2),且每粒种子是否发芽相互独立.对每一个坑而言,如果至少有两粒种子发芽,则不需要进行补播种,否则要补播种.则当n=_____________时,有3个坑要补播种的概率最大,最大概率为________.
eq \f(5,16)
解析:对一个坑而言,要补播种的概率P=Ceq \o\al(0,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(3)+Ceq \o\al(1,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(3)=eq \f(1,2),所以补播种坑的数量服从Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n,\f(1,2))),则3个坑要补播种的概率为Ceq \o\al(3,n)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(3)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n-3)=Ceq \o\al(3,n)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n).要使Ceq \o\al(3,n)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n)最大,只需3,n)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n)≥Ceq \o\al(2,n)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n),,Ceq \o\al(3,n)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n)≥Ceq \o\al(4,n)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n),))
解得5≤n≤7.当n=5或n=6时,Ceq \o\al(3,5)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(5)=Ceq \o\al(3,6)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(6)=eq \f(5,16),当n=7时,Ceq \o\al(3,7)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(7)=eq \f(35,128).因为eq \f(5,16)>eq \f(35,128),所以当n=5或n=6时,有3个坑要补播种的概率最大,最大概率为eq \f(5,16).
解析:对于A,试验出现的结果只有两种:点数为6和点数不为6,且点数为6的概率在每一次试验中都为eq \f(1,6),每一次试验都是独立的,故随机变量X服从二项分布;对于B,虽然随机变量在每一次试验中的结果只有两种,每一次试验事件相互独立且概率不发生变化,但随机变量的取值不确定,故随机变量X不服从二项分布;对于C,甲、乙的获胜率相等,进行了5局比赛,相当于进行了5次独立重复试验,故X服从二项分布;对于D,由二项分布的定义,可知电脑被病毒感染的次数X~B(n,0.3).
2.已知X~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4,\f(1,3))),则P(X=1)=( )
A.eq \f(8,81)
B.eq \f(32,81)
C.eq \f(4,27)
D.eq \f(8,27)
解析:因为X~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4,\f(1,3))),所以P(X=1)=Ceq \o\al(1,4)×eq \f(1,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(3)=eq \f(32,81).故选B.
3.某人通过普通话二级测试的概率是eq \f(1,4),若他连续测试3次(各次测试互不影响),那么其中恰有1次通过的概率是( )
A.eq \f(1,64)
B.eq \f(1,16)
C.eq \f(27,64)
D.eq \f(3,4)
解析:因为某人通过普通话二级测试的概率是eq \f(1,4),所以他连续测试3次,其中恰有1次通过的概率是P=Ceq \o\al(1,3)×eq \f(1,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,4)))
eq \s\up12(2)=eq \f(27,64).故选C.
解析:由题意,知Ceq \o\al(k,7)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(k)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(7-k)=Ceq \o\al(k+1,7)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(k+1)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(7-k-1),∴Ceq \o\al(k,7)=Ceq \o\al(k+1,7),∴k+(k+1)=7,∴k=3.
5.随机变量ξ~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(20,\f(2,3))),当P(ξ=k)取得最大值时,k=___________.
解析:∵随机变量ξ~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(20,\f(2,3))),∴P(ξ=k)=Ceq \o\al(k,20)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(k)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(20-k),
依题意有eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(P(ξ=k)≥P(ξ=k-1),,P(ξ=k)≥P(ξ=k+1),))
即k,20)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))\s\up12(k)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))\s\up12(20-k)≥Ceq \o\al(k-1,20)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))\s\up12(k-1)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))\s\up12(21-k),,Ceq \o\al(k,20)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))\s\up12(k)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))\s\up12(20-k)≥Ceq \o\al(k+1,20)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))\s\up12(k+1)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))\s\up12(19-k),))
解得13≤k≤14,故k=13或14.
解析:有放回抽取,每次取到次品的概率都是eq \f(5,100)=0.05,相当于10次独立重复试验,所以X~B(10,0.05).故选B.
解析:至少3人被治愈的概率为Ceq \o\al(3,4)×0.93×0.1+0.94=0.9477.故选D.
解析:因为X~B(10,0.5),所以P(X=k)=Ceq \o\al(k,10)0.5k×0.510-k=Ceq \o\al(k,10)0.510,由组合数的性质可知,当k=5时,Ceq \o\al(k,10)取得最大值,即P(X=k)取得最大值.故选D.
4.某项羽毛球单打比赛规则是3局2胜制,运动员甲和乙进入了男子羽毛球单打决赛,假设甲每局获胜的概率为eq \f(2,3),则由此估计甲获得冠军的概率为( )
A.eq \f(2,3)
B.eq \f(4,9)
C.eq \f(16,27)
D.eq \f(20,27)
解析:甲获得冠军分以下两类:第一类,甲以2∶0获得冠军;第二类,甲以2∶1获得冠军.所以甲获得冠军的概率为P=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(2)+Ceq \o\al(1,2)×eq \f(2,3)×eq \f(1,3)×eq \f(2,3)=eq \f(4,9)+eq \f(8,27)=eq \f(20,27).故选D.
5.(多选)为了防止受到核污染的产品影响民众的身体健康,要求产品在进入市场前必须进行两轮核辐射检测,只有两轮都合格才能进行销售,否则不能销售.已知某产品第一轮检测不合格的概率为eq \f(1,6),第二轮检测不合格的概率为eq \f(1,10),两轮检测是否合格相互没有影响.若产品可以销售,则每件产品获利40元;若产品不能销售,则每件产品亏损80元.已知一箱中有4件产品,记一箱产品获利X元,则下列说法正确的是( )
A.该产品能销售的概率为eq \f(3,4)
B.若ξ表示一箱产品中可以销售的件数,则ξ~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4,\f(3,4)))
C.若ξ表示一箱产品中可以销售的件数,则P(X=40)=P(ξ=3)=eq \f(7,120)
D.P(X=-80)=eq \f(27,128)
解析:对于A,该产品能销售的概率为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,6)))×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,10)))=eq \f(3,4),故A正确;对于B,由A项知,每件产品能销售的概率为eq \f(3,4),一箱中有4件产品,则ξ~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4,\f(3,4))),故B正确;对于C,由题意,得P(X=40)=P(ξ=3)=Ceq \o\al(3,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))
eq \s\up12(3)×eq \f(1,4)=eq \f(27,64),故C不正确;对于D,由题意知,X=-80,即4件产品中有2件能销售,有2件不能销售,所以P(X=-80)=Ceq \o\al(2,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))
eq \s\up12(2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))
eq \s\up12(2)=eq \f(27,128),故D正确.故选ABD.
二、填空题
6.设随机变量ξ~B(2,p),若P(ξ≥1)=eq \f(5,9),则p的值为________.
解析:P(ξ≥1)=1-P(ξ=0)=1-(1-p)2=eq \f(5,9),即(1-p)2=eq \f(4,9),因为0<p<1,所以p=eq \f(1,3).
eq \f(1,3)
7.一个学生通过某种测试的概率是eq \f(1,2),他连续测试n次,要保证他至少有一次通过的概率大于0.9,那么n的最小值为________.
解析:由1-Ceq \o\al(0,n)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(0)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2)))
eq \s\up12(n)>0.9,得eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n)<0.1,又n∈N+,∴n≥4,∴n的最小值为4.
8.设随机变量X~B(2,p),Y~B(3,p),若P(X≥1)=eq \f(7,16),则P(Y=2)=________.
解析:∵X~B(2,p),∴P(X≥1)=Ceq \o\al(1,2)p(1-p)+Ceq \o\al(2,2)p2=eq \f(7,16),得p=eq \f(1,4),又Y~B(3,p),∴P(Y=2)=Ceq \o\al(2,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))
eq \s\up12(2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,4)))=eq \f(9,64).
eq \f(9,64)
解:(1)令X表示“5次罚球中命中的次数”,则“5次罚球中恰有2次命中”的概率为P(X=2)=Ceq \o\al(2,5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))
eq \s\up12(2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(4,5)))
eq \s\up12(3)=10×eq \f(16,25)×eq \f(1,125)≈0.05.
(2)“5次罚球中至少有2次命中”的概率为P(X≥2)=1-P(X=0)-P(X=1)=1-Ceq \o\al(0,5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))
eq \s\up12(0)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(4,5)))
eq \s\up12(5)-Ceq \o\al(1,5)×eq \f(4,5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(4,5)))
eq \s\up12(4)=1-0.00032-0.0064≈0.99.
(3)“5次罚球中恰有2次命中,且其中第3次命中”的概率为P=Ceq \o\al(1,4)×eq \f(4,5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(4,5)))
eq \s\up12(3)×eq \f(4,5)≈0.02.
10.某居民小区有两个相互独立的安全防范系统A和B,系统A和B在任意时刻发生故障的概率分别是eq \f(1,10)和p,且在任意时刻至少有一个安全防范系统不发生故障的概率为eq \f(49,50).
(1)求p的值;
(2)设系统B在3次相互独立的检测中不发生故障的次数为随机变量ξ,求ξ的分布列.
解:(1)设事件C表示“在任意时刻至少有一个安全防范系统不发生故障”,
则P(C)=1-eq \f(1,10)p=eq \f(49,50),解得p=eq \f(1,5).
(2)由题意,得随机变量ξ的取值范围为{0,1,2,3},
P(ξ=0)=Ceq \o\al(0,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))
eq \s\up12(0)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))
eq \s\up12(3)=eq \f(1,125),P(ξ=1)=Ceq \o\al(1,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))
eq \s\up12(1)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))
eq \s\up12(2)=eq \f(12,125),
P(ξ=2)=Ceq \o\al(2,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))
eq \s\up12(2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))
eq \s\up12(1)=eq \f(48,125),P(ξ=3)=Ceq \o\al(3,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))
eq \s\up12(3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))
eq \s\up12(0)=eq \f(64,125),
所以随机变量ξ的分布列为
ξ
0
1
2
3
P
eq \f(1,125)
eq \f(12,125)
eq \f(48,125)
eq \f(64,125)
11.如图,一质点在外力的作用下,从原点O出发,每次向左移动的概率为eq \f(3,4),向右移动的概率为eq \f(1,4).若该质点每次移动1个单位长度,设经过5次移动后,该质点位于X的位置,则P(X>0)=( )
A.eq \f(50,243)
B.eq \f(17,512)
C.eq \f(53,512)
D.eq \f(17,81)
解析:由题意可知,当X>0时,X的取值范围为{1,3,5},且X~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(5,\f(3,4))),所以P(X>0)=P(X=5)+P(X=3)+P(X=1)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))
eq \s\up12(5)+Ceq \o\al(1,5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))
eq \s\up12(1)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))
eq \s\up12(4)+Ceq \o\al(2,5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))
eq \s\up12(2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))
eq \s\up12(3)=eq \f(53,512).故选C.
12.已知在伯努利试验中,事件A发生的概率为p(0<p<1),我们称将试验进行至事件A发生r次为止,试验进行的次数X服从负二项分布,记X~NB(r,p).若X~NBeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(5,\f(1,3))),则P(X=6)=___________.
解析:因为X~NB(r,p),所以P(X=k)=Ceq \o\al(r-1,k-1)pr-1(1-p)k-rp=Ceq \o\al(r-1,k-1)pr(1-p)k-r,由题意知,当k=6,r=5时,P(X=6)=Ceq \o\al(4,5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,3)))=eq \f(10,729).
eq \f(10,729)
(3)∵成绩在[80,90)与[90,100]的学生比例为2∶1,
∴从全校成绩在80分及以上的学生中随机抽取1人,此人成绩在[90,100]的概率为eq \f(1,3),
故X~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3,\f(1,3))),
则P(X=k)=Ceq \o\al(k,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(k)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(3-k),k=0,1,2,3,
∴随机变量X的分布列为
X
0
1
2
3
P
eq \f(8,27)
eq \f(4,9)
eq \f(2,9)
eq \f(1,27)
解:(1)设小张回答A类题正确的概率为P(A),回答B类题正确的概率为P(B),小张在题库中任选一题,回答正确的概率为P,
由题意,得P(A)=0.9,P(B)=0.45,
所以P=eq \f(1,3)P(A)+eq \f(2,3)P(B)=eq \f(1,3)×0.9+eq \f(2,3)×0.45=0.6,
所以小张在题库中任选一题,回答正确的概率为0.6.
(2)由(1)可得Pk=Ceq \o\al(k,10)×0.6k×0.410-k,
设eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Pk≥Pk+1,,Pk≥Pk-1,))即k,10)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(C×0.6k×0.410-k≥Ceq \o\al(k+1,10)×0.6k+1×0.49-k,,Ceq \o\al(k,10)×0.6k×0.410-k≥Ceq \o\al(k-1,10)×0.6k-1×0.411-k,))
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2×\f(10!,k!(10-k)!)≥3×\f(10!,(k+1)!(9-k)!),,3×\f(10!,k!(10-k)!)≥2×\f(10!,(k-1)!(11-k)!),))
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2(k+1)≥3(10-k),,3(11-k)≥2k,))解得eq \f(28,5)≤k≤eq \f(33,5),
又k∈Z,所以当k=6时,Pk最大.
$