内容正文:
体验真题 感悟高考
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二、填空题
2.(新课标Ⅰ卷)一个箱子里有5个相同的球,分别以1~5标号,若每次取1个,有放回地取3次,记至少被取出1次的球的个数为X,则数学期望E(X)=__________.
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3.(新课标Ⅱ卷)在如图的4×4方格表中选4个方格,要求每行和每列均恰有一个方格被选中,则共有______种选法,在所有符合上述要求的选法中,选中方格中的4个数之和的最大值是______.
11 21 31 40
12 22 33 42
13 22 33 43
15 24 34 44
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解析:由题意知,选4个方格,每行和每列均恰有一个方格被选中,则第一列有4个方格可选,第二列有3个方格可选,第三列有2个方格可选,第四列有1个方格可选,所以共有4×3×2×1=24种选法.每种选法可标记为(a,b,c,d),a,b,c,d分别表示第一、二、三、四列的数字,则所有的可能结果为(11,22,33,44),(11,22,34,43),(11,22,33,44),(11,22,34,42),(11,24,33,43),(11,24,33,42),(12,21,33,44),(12,21,34,43),(12,22,31,44),(12,22,34,40),(12,24,31,43),(12,24,33,40),(13,21,33,44),(13,21,34,42),(13,22,31,44),(13,22,34,40),(13,24,31,42),(13,24,33,40),(15,21,33,43),(15,21,33,42),(15,22,31,43),(15,22,33,40),(15,22,31,42),(15,22,33,40),所以选中的方格中,(15,21,33,43)的4个数之和最大,为15+21+33+43=112.
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4.(新课标Ⅰ卷)甲、乙两人各有四张卡片,每张卡片上标有一个数字,甲的卡片上分别标有数字1,3,5,7,乙的卡片上分别标有数字2,4,6,8,两人进行四轮比赛,在每轮比赛中,两人各自从自己持有的卡片中随机选一张,并比较所选卡片上数字的大小,数字大的人得1分,数字小的人得0分,然后各自弃置此轮所选的卡片(弃置的卡片在此后的轮次中不能使用).则四轮比赛后,甲的总得分不小于2的概率为_____.
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三、解答题
5.(新课标Ⅰ卷)为研究某疾病与超声波检查结果的关系,从做过超声波检查的人群中随机调查了1000人,得到如下列联表:
超声波检查结果
组别 正常 不正常 合计
患该疾病 20 180 200
未患该疾病 780 20 800
合计 800 200 1000
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(1)记超声波检查结果不正常者患该疾病的概率为P,求P的估计值;
(2)根据小概率值α=0.001的独立性检验,分析超声波检查结果是否与患该疾病有关.
α 0.050 0.010 0.001
xα 3.841 6.635 10.828
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6.(新课标Ⅱ卷)某投篮比赛分为两个阶段,每个参赛队由两名队员组成,比赛具体规则如下:第一阶段由参赛队中一名队员投篮3次,若3次都未投中,则该队被淘汰,比赛成绩为0分;若至少投中一次,则该队进入第二阶段,由该队的另一名队员投篮3次,每次投中得5分,未投中得0分.该队的比赛成绩为第二阶段的得分总和.某参赛队由甲、乙两名队员组成,设甲每次投中的概率为p,乙每次投中的概率为q,各次投中与否相互独立.
(1)若p=0.4,q=0.5,甲参加第一阶段比赛,求甲、乙所在队的比赛成绩不少于5分的概率;
(2)假设0<p<q,
①为使得甲、乙所在队的比赛成绩为15分的概率最大,应该由谁参加第一阶段比赛?
②为使得甲、乙所在队的比赛成绩的数学期望最大,应该由谁参加第一阶段比赛?
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解: (1)甲、乙所在队的比赛成绩不少于5分,则甲第一阶段至少投中1次,乙第二阶段也至少投中1次,
∴比赛成绩不少于5分的概率P=(1-0.63)×(1-0.53)=0.686.
(2)①若甲先参加第一阶段比赛,则甲、乙所在队的比赛成绩为15分的概率为P甲=[1-(1-p)3]q3,
若乙先参加第一阶段比赛,则甲、乙所在队的比赛成绩为15分的概率为P乙=[1-(1-q)3]p3,
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一、选择题
1.[多选](新课标Ⅰ卷)随着“一带一路”国际合作的深入,某茶叶种植区多措并举推动茶叶出口.为了解推动出口后的亩收入(单位:万元)情况,从该种植区抽取样本,得到推动出口后亩收入的样本均值eq \o(x,\s\up6(-))=2.1,样本方差s2=0.01,已知该种植区以往的亩收入X服从正态分布N(1.8,0.12),假设推动出口后的亩收入Y服从正态分布N(eq \o(x,\s\up6(-)),s2),则(若随机变量Z服从正态分布N(μ,σ2),P(Z<μ+σ)≈0.8413)( )
A.P(X>2)>0.2
B.P(X>2)<0.5
C.P(Y>2)>0.5
D.P(Y>2)<0.8
解析:依题意可知,eq \o(x,\s\up6(-))=2.1,s2=0.01,所以Y~N(2.1,0.12),故P(Y>2)=P(Y>2.1-0.1)=P(Y<2.1+0.1)≈0.8413>0.5,C正确,D错误;因为X~N(1.8,0.12),所以P(X>2)=P(X>1.8+2×0.1),因为P(X<1.8+0.1)≈0.8413,所以P(X>1.8+0.1)≈1-0.8413=0.1587<0.2,而P(X>2)=P(X>1.8+2×0.1)<P(X>1.8+0.1)<0.2,B正确,A错误.故选BC.
解析:解法一:依题意,X的可能取值为1,2,3,总的选取可能数为53=125,当X=1时,3次抽取同一球,选择球的编号有5种方式,故P(X=1)=eq \f(5,125)=eq \f(1,25);当X=2时,恰好2个不同球被取出(即一球出现2次,另一球出现1次),选取出现2次的球有5种方式,选取出现1次的球有4种方式,其中选取出现1次的球的位置有3种可能,故事件X=2的可能情况有5×4×3=60种,故P(X=2)=eq \f(60,125)=eq \f(12,25);
eq \f(61,25)(或2.44)
当X=3时,3个不同球被取出,由排列数可知事件X=3的可能情况有5×4×3=60种,故P(X=3)=eq \f(60,125)=eq \f(12,25),所以E(X)=1×P(X=1)+2×P(X=2)+3×P(X=3)=1×eq \f(1,25)+2×eq \f(12,25)+3×eq \f(12,25)=eq \f(61,25).
解法二:依题意,假设随机变量Xi,i=1,2,3,4,5,其中Xi=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1,这3次选取中,球i至少被取出1次,,0,这3次选取中,球i1次都没被取出,))则X=eq \o(∑,\s\up11(5),\s\do9(i=1))Xi,由于每个球被取到的机会均等,易知所有E(Xi)相等,则由期望的线性性质,得E(X)=E(eq \o(∑,\s\up11(5),\s\do9(i=1))Xi)=eq \o(∑,\s\up11(5),\s\do9(i=1))E(Xi)=5E(Xi),由题意可知,球i在1次抽取中未被取出的概率为eq \f(4,5),由于抽取独立,3次均未取出球i的概率为P(Xi=0)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))
eq \s\up12(3)=eq \f(64,125),因此球i至少被取出1次的概率为P(Xi=1)=1-eq \f(64,125)=eq \f(61,125),故E(Xi)=eq \f(61,125),所以E(X)=5E(Xi)=5×eq \f(61,125)=eq \f(61,25).
eq \f(1,2)
解析:解法一:因为甲出卡片1一定输,出其他卡片有可能赢,所以四轮比赛后,甲的总得分最多为3.若甲的总得分为3,则甲出卡片3,5,7时都赢,所以只有1种组合:3-2,5-4,7-6,1-8.若甲的总得分为2,有以下三类情况:第一类,当甲出卡片3和5时赢,只有1种组合,为3-2,5-4,1-6,7-8;第二类,当甲出卡片3和7时赢,有3-2,7-4,1-6,5-8或3-2,7-4,1-8,5-6或3-2,7-6,1-4,5-8,共3种组合;第三类,当甲出卡片5和7时赢,有5-2,7-4,1-6,3-8或5-2,7-4,1-8,3-6或5-4,7-2,1-6,3-8或5-4,7-2,1-8,3-6或5-2,7-6,1-4,3-8或5-2,7-6,1-8,3-4或5-4,7-6,1-2,3-8,共7种组合.综上,甲的总得分不小于2共有12种组合,而所有不同的组合共有4×3×2×1=24种,所以甲的总得分不小于2的概率P=eq \f(12,24)=eq \f(1,2).
解法二:设甲在四轮比赛中的得分分别为X1,X2,X3,X4,四轮的总得分为X.对于任意一轮,甲、乙两人在该轮出示每张卡片的概率都均等,其中使得甲获胜的出示卡片的组合有六种,从而甲在该轮获胜的概率P(Xk=1)=eq \f(6,4×4)=eq \f(3,8),所以E(Xk)=eq \f(3,8)(k=1,2,3,4).从而E(X)=E(X1+X2+X3+X4)=eq \o(∑,\s\up11(4),\s\do9(k=1))E(Xk)=eq \o(∑,\s\up11(4),\s\do9(k=1)) eq \f(3,8)=eq \f(3,2).记pk=P(X=k)(k=0,1,2,3),如果甲得0分,则组合方式是唯一的:必定是甲出1,3,5,7分别对应乙出2,4,6,8,所以p0=4,4)eq \f(1,A)
=eq \f(1,24);如果甲得3分,则组合方式也是唯一的:必定是甲出1,3,5,7分别对应乙出8,2,4,6,所以p3=4,4)eq \f(1,A)
=eq \f(1,24).而X的所有可能取值是0,1,2,3,故p0+p1+p2+p3=1,p1+2p2+3p3=E(X)=eq \f(3,2).所以p1+p2+eq \f(1,12)=1,p1+2p2+eq \f(1,8)=eq \f(3,2),两式相减,得p2+eq \f(1,24)=eq \f(1,2),故p2+p3=eq \f(1,2).所以甲的总得分不小于2的概率为p2+p3=eq \f(1,2).
附:χ2=eq \f(n(ad-bc)2,(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)).
解:(1)根据表格可知,检查结果不正常的200人中有180人患该疾病,
所以P的估计值为eq \f(180,200)=eq \f(9,10).
(2)零假设为H0:超声波检查结果与患该疾病无关,
根据表中数据可得,
χ2=eq \f(1000×(20×20-180×780)2,200×800×800×200)=765.625>10.828=x0.001,
根据小概率值α=0.001的独立性检验,我们推断H0不成立,即认为超声波检查结果与患该疾病有关,该推断犯错误的概率不超过0.001.
∵0<p<q,
∴P甲-P乙=q3-(q-pq)3-p3+(p-pq)3
=(q-p)(q2+pq+p2)+(p-q)[(p-pq)2+(q-pq)2+(p-pq)(q-pq)]
=(p-q)(3p2q2-3p2q-3pq2)
=3pq(p-q)(pq-p-q)=3pq(p-q)[(1-p)(1-q)-1]>0,
∴P甲>P乙,应该由甲参加第一阶段比赛.
②若甲先参加第一阶段比赛,比赛成绩X的所有可能取值为0,5,10,15,
P(X=0)=(1-p)3+[1-(1-p)3](1-q)3,P(X=5)=[1-(1-p)3]Ceq \o\al(1,3)q(1-q)2,
P(X=10)=[1-(1-p)3]Ceq \o\al(2,3)q2(1-q),P(X=15)=[1-(1-p)3]q3,
∴E(X)=15[1-(1-p)3]q=15pq(p2-3p+3),
若乙先参加第一阶段比赛,比赛成绩Y的所有可能取值为0,5,10,15,
同理E(Y)=15pq(q2-3q+3),
∴E(X)-E(Y)
=15pq(p2-3p+3-q2+3q-3)
=15pq(p-q)(p+q-3),
∵0<p<q,
∴pq>0,p-q<0,p+q-3<1+1-3<0,则pq(p-q)(p+q-3)>0,
∴E(X)>E(Y),
∴应该由甲参加第一阶段比赛.
7.(新课标Ⅱ卷)甲、乙两人进行乒乓球练习,每个球胜者得1分,负者得0分.设每个球甲胜的概率为peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)<p<1)),乙胜的概率为q,p+q=1,且各球的胜负相互独立,对正整数k≥2,记pk为打完k个球后甲比乙至少多得2分的概率,qk为打完k个球后乙比甲至少多得2分的概率.
(1)求p3,p4(用p表示);
(2)若eq \f(p4-p3,q4-q3)=4,求p;
(3)证明:对任意正整数m,p2m+1-q2m+1<p2m-q2m<p2m+2-q2m+2.
解:(1)p3为打完3个球后甲比乙至少多得2分的概率,故只能甲胜三场,
故所求为p3=Ceq \o\al(3,3)p3=p3.
p4为打完4个球后甲比乙至少多得2分的概率,故甲胜三场或四场,
故所求为p4=Ceq \o\al(3,4)p3(1-p)1+Ceq \o\al(4,4)p4=4p3(1-p)+p4=p3(4-3p).
(2)由(1),得p3=p3,p4=p3(4-3p),
同理可得,q3=q3,q4=q3(4-3q),
则eq \f(p4-p3,q4-q3)=eq \f(p3(4-3p)-p3,q3(4-3q)-q3)=eq \f(3p3(1-p),3q3(1-q))=eq \f(p3q,q3p)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,q)))eq \s\up12(2)=4,
因为0<p,q<1,所以p=2q=2(1-p),解得p=eq \f(2,3).
(3)证明:①若在前2m个球中,甲的胜场不小于m+2场的概率为
p2m-Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm-1,甲的胜场为m+1场的概率为Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm-1,p2m+1=p2m-
Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm-1+Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1·qm-1p,p2m+1-p2m=-Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm,同理q2m+1-q2m=-Ceq \o\al(m+1,2m)qm+1pm,因为p>q,
所以-Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm<-Ceq \o\al(m+1,2m)qm+1pm,
即p2m+1-p2m<q2m+1-q2m,
即p2m+1-q2m+1<p2m-q2m.
②若在前2m个球中,甲的胜场不小于m+2场的概率为p2m-Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm-1,甲的胜场为m+1场的概率为Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm-1,甲的胜场为m场的概率为Ceq \o\al(m,2m)pmqm,p2m+2=p2m-Ceq \o\al(m+1,2m)·pm+1qm-1+Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm-1(1-q2)+Ceq \o\al(m,2m)·pmqmp2,p2m+2-p2m=
-Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm-1+Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm-1(1-q2)+Ceq \o\al(m,2m)pmqmp2=-Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm+1+Ceq \o\al(m,2m)pmqmp2,同理可得,q2m+2-q2m=-Ceq \o\al(m+1,2m)pm+1qm+1+Ceq \o\al(m,2m)pmqmq2,因为p>q,所以p2m+2-p2m>
q2m+2-q2m,即p2m-q2m<p2m+2-q2m+2.
综上可得,p2m+1-q2m+1<p2m-q2m<p2m+2-q2m+2.
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