内容正文:
人教A版选择性必修第三册
第七章 随机变量及其分布
7.3 离散型随机变量的数字特征
7.3.1 离散型随机变量的均值
(一)教材梳理填空
1.离散型随机变量的均值(或数学期望)
一般地,若离散型随机变量X的分布列为
X
x1
x2
…
xn
P
p1
p2
…
pn
则称E(X)= =ipi为随机变量X的均值或数学期望,它反映了离散型随机变量取值的
2.两点分布的均值
一般地,如果随机变量X服从两点分布,那么E(X)=0×(1-p)+1×p=
3.均值的性质
若Y=aX+b,其中a,b为常数,X是随机变量,
(1)Y也是随机变量;
(2)E(aX+b)=
(二)基本知能小试
1.判断正误
(1)随机变量X的数学期望E(X)是个变量,其随X的变化而变化.( )
(2)随机变量的均值与样本的平均值相同.( )
(3)随着样本容量的增加,样本的平均值越来越接近总体平均值.( )
(4)若随机变量X的数学期望E(X)=2,则E(2X)=4.( )
(5)若随机变量ξ的数学期望E(ξ)=3,则E(4ξ-5)=7.( )
2.设15 000件产品中有1 000件废品,从中抽取150件进行检查,则查得废品数X的均值为( )
A.20 B.10
C.5 D.15
3.已知随机变量X的分布列为
X
-1
0
1
P
m
若Y=aX+3,E(Y)=,则a=________.
题型一 离散型随机变量的均值性质的应用
[学透用活]
[典例1] 已知随机变量X的分布列为:
X
-2
-1
0
1
2
P
m
若Y=-2X,则E(Y)=________.
[对点练清]
1.[变设问]本例条件不变,若Y=2X-3, 求E(Y).
2.[变条件、变设问]本例条件不变, 若将“Y=-2X”改为ξ=aX+3, 且E(ξ)=-, 求a的值.
题型二 求离散型随机变量均值
[学透用活]
[典例2] 盒中装有5节同牌号的五号电池,其中混有两节废电池.现在无放回地每次取一节电池检验,直到取到好电池为止,求抽取次数X的分布列及均值.
[对点练清]
若对于某个数学问题,甲、乙两人都在研究,甲解出该题的概率为,乙解出该题的概率为,设解出该题的人数为X, 求E(X).
题型三 离散型随机变量均值的实际应用
[学透用活]
[典例3] 现有甲、乙两个投资项目,对甲项目投资10万元,根据对市场120份样本数据的统计,甲项目年利润分布如表:
年利润/万元
1.2
1.0
0.9
频数
20
60
40
对乙项目投资10万元,年利润与产品质量抽查的合格次数有关,在每次抽查中,产品合格的概率均为,在一年之内要进行2次独立的抽查,在这2次抽查中产品合格的次数与对应的利润如表:
合格次数
2
1
0
年利润/万元
1.3
1.1
0.6
记随机变量X,Y分别表示对甲、乙两个项目各投资10万元的年利润.将甲项目年利润的频率作为对应事件的概率.
(1)求X>Y的概率;
(2)某商人打算对甲或乙项目投资10万元,判断哪个项目更具有投资价值,并说明理由.
[对点练清]
某中药种植基地有两处种植区的药材需在下周一、下周二两天内采摘完毕,基地员工一天可以完成一处种植区的采摘.由于下雨会影响药材品质,基地收益如表所示:
周一
无雨
无雨
有雨
有雨
周二
无雨
有雨
无雨
有雨
收益/万元
20
15
10
7.5
若基地额外聘请工人,可在周一当天完成全部采摘任务.无雨时收益为20万元;有雨时收益为10万元.额外聘请工人的成本为a万元.已知下周一和下周二有雨的概率相同,两天是否下雨互不影响,基地收益为20万元的概率为0.36.
(1)若不额外聘请工人,写出基地收益X的分布列及基地的预期收益;
(2)该基地是否应该额外聘请工人,请说明理由.
[课堂思维激活]
一、综合性——强调融会贯通
1.某卫视综艺节目中有一个环节叫“超级猜猜猜”,规则如下:在这一环节中嘉宾需要猜三道题目,若三道题目中猜对一道题目可得1分,若猜对两道题目可得3分,要是三道题目完全猜对可得6分,若三道题目全部猜错,则扣掉4分.如果嘉宾猜对这三道题目的概率分别为,,,且三道题目之间相互独立,求某嘉宾在该“猜题”环节中所得分数的分布列与均值.
二、应用性——强调学以致用
2.某超市计划按月订购一种酸奶,每天进货量相同,进货成本每瓶4元,售价每瓶6元,未售出的酸奶降价处理,以每瓶2元的价格当天全部处理完.根据往年销售经验,每天需求量与当天最高气温(单位:℃)有关.如果最高气温不低于25,需求量为500瓶;如果最高气温位于区间[20,25),需求量为300瓶;如果最高气温低于20,需求量为200瓶.为了确定六月份的订购计划,统计了前三年六月份各天的最高气温数据,得下面的频数分布表:
最高
气温℃
[10,15)
[15,20)
[20,25)
[25,30)
[30,35)
[35,40)
天数/天
2
16
36
25
7
4
以最高气温位于各区间的频率代替最高气温位于该区间的概率.
(1)求六月份这种酸奶一天的需求量X(单位:瓶)的分布列;
(2)设六月份一天销售这种酸奶的利润为Y(单位:元),当六月份这种酸奶一天的进货量n(单位:瓶)为多少时,Y的数学期望达到最大值?
[课下过关检测]
1.篮球运动员在比赛中每次罚球命中得1分,没命中得0分,已知某篮球运动员命中的概率为0.8,则罚球一次得分ξ的均值是( )
A.0.2 B.0.8
C.1 D.0
2.已知随机变量ξ的分布列为
ξ
4
a
9
10
P
0.3
0.1
b
0.2
若E(ξ)=7.5,则a等于( )
A.5 B.6
C.7 D.8
3.甲、乙两台自动车床生产同种标准件,ξ表示甲车床生产1 000件产品中的次品数,η表示乙车床生产1 000件产品中的次品数,经一段时间考察,ξ,η的分布列分别是:
ξ
0
1
2
3
P
0.7
0.1
0.1
0.1
η
0
1
2
3
P
0.5
0.3
0.2
0
据此判定( )
A.甲比乙质量好 B.乙比甲质量好
C.甲与乙质量相同 D.无法判定
4.今有两台独立工作在两地的雷达,每台雷达发现目标的概率分别为0.9和0.85,设发现目标的雷达台数为X,则E(X)等于( )
A.1.25 B.1.5
C.1.75 D.2
5.如图,将一个各面都涂了油漆的正方体,切割为125个同样大小的小正方体,经过搅拌后,从中随机取一个小正方体,记它的油漆面数为X,则X的均值E(X)等于( )
A. B.
C. D.
6.一射手对靶射击,直到第一次命中为止,每次命中的概率为0.6,现有4颗子弹,命中后的剩余子弹数目X的数学期望为________.
7.节日期间,某种鲜花的进价是每束2.5元,售价是每束5元,节后对没有卖出的鲜花以每束1.6元处理.根据前5年节日期间对这种鲜花需求量ξ(束)的统计(如下表),若进这种鲜花500束在今年节日期间销售,则利润的均值是________元.
ξ
200
300
400
500
P
0.20
0.35
0.30
0.15
8.端午节吃粽子是我国的传统习俗.设一盘中装有10个粽子,其中豆沙粽2个,肉粽3个,白粽5个,这三种粽子的外观完全相同.从中任意选取3个.
(1)求三种粽子各取到1个的概率;
(2)设X表示取到的豆沙粽个数,求X的分布列与均值.
1.某人进行一项试验,若试验成功,则停止试验;若试验失败,再重新试验一次;若试验3次均失败,则放弃试验.若此人每次试验成功的概率为,则此人试验次数ξ的数学期望是( )
A. B.
C. D.
2.船队若出海后天气好,可获利5 000元;若出海后天气坏,将损失2 000元;若不出海也要损失1 000元.根据预测知天气好的概率为0.6,则出海效益的均值是( )
A.2 000元 B.2 200元
C.2 400元 D.2 600元
3.(2025·全国Ⅰ卷)有5个相同的球,分别标有数字1,2,3,4,5,从中有放回地随机取3次,每次取1个球.记X为这5个球中至少被取出1次的球的个数,则X的数学期望E(X)=________.
4.某小组共10人,利用假期参加义工活动.已知参加义工活动次数为1,2,3的人数分别为3,3,4.现从这10人中随机选出2人作为该组代表参加座谈会.
(1)设A为事件“选出的2人参加义工活动次数之和为4”,求事件A发生的概率;
(2)设X为选出的2人参加义工活动次数之差的绝对值,求随机变量X的分布列和数学期望.
5.(2025·北京高考)某次考试中,只有一道单项选择题考查了某个知识点,甲、乙两校的高一年级学生都参加了这次考试.为了解学生对该知识点的掌握情况,随机抽查了甲、乙两校高一年级各100名学生该题的答题数据,其中甲校学生选择正确的人数为80,乙校学生选择正确的人数为75.假设学生之间答题相互独立,用频率估计概率.
(1)估计甲校高一年级学生该题选择正确的概率P;
(2)从甲、乙两校高一年级学生中各随机抽取1名,设X为这2名学生中该题选择正确的人数,估计X=1的概率及X的数学期望;
(3)假设:如果没有掌握该知识点,学生就从题目给出的四个选项中随机选择一个作为答案;如果掌握该知识点,甲校学生选择正确的概率为100%,乙校学生选择正确的概率为85%.设甲、乙两校高一年级学生掌握该知识点的概率估计值分别为p1,p2,判断p1与p2的大小.
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第七章 随机变量及其分布
7.3 离散型随机变量的数字特征
7.3.1 离散型随机变量的均值
(一)教材梳理填空
1.离散型随机变量的均值(或数学期望)
一般地,若离散型随机变量X的分布列为
X
x1
x2
…
xn
P
p1
p2
…
pn
则称E(X)=x1p1+x2p2+…+xnpn=ipi为随机变量X的均值或数学期望,它反映了离散型随机变量取值的平均水平.
2.两点分布的均值
一般地,如果随机变量X服从两点分布,那么E(X)=0×(1-p)+1×p=_p_.
[微思考] 随机变量的均值和样本的平均值是一个常数还是随机变量?
提示:随机变量的均值是一个常数,它不依赖于样本的抽取;样本的平均值是一个随机变量,它是随着样本的不同而变化的.
3.均值的性质
若Y=aX+b,其中a,b为常数,X是随机变量,
(1)Y也是随机变量;
(2)E(aX+b)=aE(X)+b.
(二)基本知能小试
1.判断正误
(1)随机变量X的数学期望E(X)是个变量,其随X的变化而变化.( )
(2)随机变量的均值与样本的平均值相同.( )
(3)随着样本容量的增加,样本的平均值越来越接近总体平均值.( )
(4)若随机变量X的数学期望E(X)=2,则E(2X)=4.( )
(5)若随机变量ξ的数学期望E(ξ)=3,则E(4ξ-5)=7.( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4) √ (5) √
2.设15 000件产品中有1 000件废品,从中抽取150件进行检查,则查得废品数X的均值为( )
A.20 B.10
C.5 D.15
解析:选B 废品率为,所以E(X)=150×=10.
3.已知随机变量X的分布列为
X
-1
0
1
P
m
若Y=aX+3,E(Y)=,则a=________.
解析:由分布列的性质得++m=1,
∴m=.
∴E(X)=-1×+0×+1×=-.
∴E(Y)=E(aX+3)=aE(X)+3=-a+3=,
∴a=2.
答案:2
题型一 离散型随机变量的均值性质的应用
[学透用活]
[典例1] 已知随机变量X的分布列为:
X
-2
-1
0
1
2
P
m
若Y=-2X,则E(Y)=________.
[解析] 由随机变量分布列的性质, 得
+++m+=1, 解得m=,
∴E(X)=(-2)×+(-1)×+0×+1×+2×=-.
由Y=-2X,得E(Y)=-2E(X),
即E(Y)=-2×=.
[答案]
[方法技巧]
若给出的随机变量ξ与X的关系为ξ=aX+b,a,b为常数,求E(ξ)的两种思路:
(1)先求出E(X),再利用公式E(aX+b)=aE(X)+b求E(ξ).
(2)利用X的分布列得到ξ的分布列,关键由X的取值计算ξ的取值,对应的概率相等,再由定义法求得E(ξ).
[对点练清]
1.[变设问]本例条件不变,若Y=2X-3, 求E(Y).
解:由公式E(aX+b)=aE(X)+b及E(X)=-得,
E(Y)=E(2X-3)=2E(X)-3=2×-3=-.
2.[变条件、变设问]本例条件不变, 若将“Y=-2X”改为ξ=aX+3, 且E(ξ)=-, 求a的值.
解:因为E(ξ)=E(aX+3)=aE(X)+3
=-a+3=-,所以a=15.
题型二 求离散型随机变量均值
[学透用活]
[典例2] 盒中装有5节同牌号的五号电池,其中混有两节废电池.现在无放回地每次取一节电池检验,直到取到好电池为止,求抽取次数X的分布列及均值.
[解] X可取的值为1,2,3,
则P(X=1)=,
P(X=2)=×=,
P(X=3)=××1=.
所以抽取次数X的分布列为
X
1
2
3
P
E(X)=1×+2×+3×=1.5.
[方法技巧]
求离散型随机变量的均值的一般步骤
(1)确定取值:理解随机变量的意义,写出随机变量的所有可能的取值;
(2)求概率:计算出P(X=k);
(3)写分布列:写出X的分布列;
(4)求均值:利用E(X)的计算公式计算E(X).其中写出随机变量的分布列是求解此类问题的关键所在.
[对点练清]
若对于某个数学问题,甲、乙两人都在研究,甲解出该题的概率为,乙解出该题的概率为,设解出该题的人数为X, 求E(X).
解:记“甲解出该题”为事件A,“乙解出该题”为事件B,X可能取值为0,1,2.
P(X=0)=P( )=P()·P()
=×=,
P(X=1)=P(A)+P(B)
=P(A)P()+P()P(B)
=×+×=,
P(X=2)=P(AB)=P(A)P(B)=×=.
所以X的分布列为
X
0
1
2
P
故E(X)=0×+1×+2×=.
题型三 离散型随机变量均值的实际应用
[学透用活]
[典例3] 现有甲、乙两个投资项目,对甲项目投资10万元,根据对市场120份样本数据的统计,甲项目年利润分布如表:
年利润/万元
1.2
1.0
0.9
频数
20
60
40
对乙项目投资10万元,年利润与产品质量抽查的合格次数有关,在每次抽查中,产品合格的概率均为,在一年之内要进行2次独立的抽查,在这2次抽查中产品合格的次数与对应的利润如表:
合格次数
2
1
0
年利润/万元
1.3
1.1
0.6
记随机变量X,Y分别表示对甲、乙两个项目各投资10万元的年利润.将甲项目年利润的频率作为对应事件的概率.
(1)求X>Y的概率;
(2)某商人打算对甲或乙项目投资10万元,判断哪个项目更具有投资价值,并说明理由.
[解] (1)X>Y的所有情况有P(X=1.2,Y=1.1)=×2××=,P(Y=0.6)=2=,所以P(X>Y)=+=.
(2)随机变量X的分布列为
X
1.2
1.0
0.9
P
所以E(X)=1.
P(Y=1.3)=×=,P(Y=1.1)=×+×=,P(Y=0.6)=×=,
所以随机变量Y的分布列为
Y
1.3
1.1
0.6
P
所以E(Y)=0.9.
因为E(X)>E(Y),且X>Y的概率比X<Y的概率大,所以甲项目更具有投资价值.
[方法技巧]
1.实际问题中的均值问题
均值在实际中有着广泛的应用,如在体育比赛的安排和成绩预测、消费预测、工程方案的预测、产品合格率的预测、投资收益等,都可以通过随机变量的均值来进行估计.
2.概率模型的解答步骤
(1)审题,确定实际问题是哪一种概率模型,可能用到的事件类型,所用的公式有哪些.
(2)确定随机变量的分布列,计算随机变量的均值.
(3)对照实际意义,回答概率、均值等所表示的结论.
[对点练清]
某中药种植基地有两处种植区的药材需在下周一、下周二两天内采摘完毕,基地员工一天可以完成一处种植区的采摘.由于下雨会影响药材品质,基地收益如表所示:
周一
无雨
无雨
有雨
有雨
周二
无雨
有雨
无雨
有雨
收益/万元
20
15
10
7.5
若基地额外聘请工人,可在周一当天完成全部采摘任务.无雨时收益为20万元;有雨时收益为10万元.额外聘请工人的成本为a万元.已知下周一和下周二有雨的概率相同,两天是否下雨互不影响,基地收益为20万元的概率为0.36.
(1)若不额外聘请工人,写出基地收益X的分布列及基地的预期收益;
(2)该基地是否应该额外聘请工人,请说明理由.
解:(1)设下周一无雨的概率为p,
由题意知,p2=0.36,p=0.6,
基地收益X的可能取值为20,15,10,7.5,
则P(X=20)=0.36,P(X=15)=0.24,
P(X=10)=0.24,P(X=7.5)=0.16,
所以基地收益X的分布列为
X
20
15
10
7.5
P
0.36
0.24
0.24
0.16
基地的预期收益E(X)=20×0.36+15×0.24+10×0.24+7.5×0.16=14.4(万元),
所以基地的预期收益为14.4万元.
(2)设基地额外聘请工人时的收益为Y万元,
则其预期收益E(Y)=20×0.6+10×0.4-a=16-a(万元),E(Y)-E(X)=1.6-a.
综上,当额外聘请工人的成本高于1.6万元时,不额外聘请工人;成本低于1.6万元时,额外聘请工人;成本恰为1.6万元时,是否额外聘请工人均可以.
[课堂思维激活]
一、综合性——强调融会贯通
1.某卫视综艺节目中有一个环节叫“超级猜猜猜”,规则如下:在这一环节中嘉宾需要猜三道题目,若三道题目中猜对一道题目可得1分,若猜对两道题目可得3分,要是三道题目完全猜对可得6分,若三道题目全部猜错,则扣掉4分.如果嘉宾猜对这三道题目的概率分别为,,,且三道题目之间相互独立,求某嘉宾在该“猜题”环节中所得分数的分布列与均值.
解:根据题意,设X表示“该嘉宾所得分数”,则X的可能取值为-4,1,3,6.
∵P(X=-4)=××=,
P(X=1)=××+××+××=,P(X=3)=××+××+××=,P(X=6)=××=,
∴X的分布列为
X
-4
1
3
6
P
∴E(X)=(-4)×+1×+3×+6×=.
二、应用性——强调学以致用
2.某超市计划按月订购一种酸奶,每天进货量相同,进货成本每瓶4元,售价每瓶6元,未售出的酸奶降价处理,以每瓶2元的价格当天全部处理完.根据往年销售经验,每天需求量与当天最高气温(单位:℃)有关.如果最高气温不低于25,需求量为500瓶;如果最高气温位于区间[20,25),需求量为300瓶;如果最高气温低于20,需求量为200瓶.为了确定六月份的订购计划,统计了前三年六月份各天的最高气温数据,得下面的频数分布表:
最高
气温℃
[10,15)
[15,20)
[20,25)
[25,30)
[30,35)
[35,40)
天数/天
2
16
36
25
7
4
以最高气温位于各区间的频率代替最高气温位于该区间的概率.
(1)求六月份这种酸奶一天的需求量X(单位:瓶)的分布列;
(2)设六月份一天销售这种酸奶的利润为Y(单位:元),当六月份这种酸奶一天的进货量n(单位:瓶)为多少时,Y的数学期望达到最大值?
[析题建模]
(1)→→
(2)→→
解:(1)由题意知,X所有可能取值为200,300,500,
由表格数据知
P(X=200)==0.2,P(X=300)==0.4,
P(X=500)==0.4.
因此X的分布列为
X
200
300
500
P
0.2
0.4
0.4
(2)由题意知,这种酸奶一天的需求量至多为500,至少为200,因此只需考虑200≤n≤500.
当300≤n≤500时,
若最高气温不低于25,则Y=6n-4n=2n;
若最高气温位于区间[20,25),则Y=6×300+2(n-300)-4n=1 200-2n;
若最高气温低于20,则Y=6×200+2(n-200)-4n=800-2n.
因此E(Y)=2n×0.4+(1 200-2n)×0.4+(800-2n)×0.2=640-0.4n.
当200≤n<300时,
若最高气温不低于20,则Y=6n-4n=2n;
若最高气温低于20,则Y=6×200+2(n-200)-4n=800-2n.
因此E(Y)=2n×(0.4+0.4)+(800-2n)×0.2=160+1.2n.
所以n=300时,Y的数学期望达到最大值,最大值为520元.
[课下过关检测]
1.篮球运动员在比赛中每次罚球命中得1分,没命中得0分,已知某篮球运动员命中的概率为0.8,则罚球一次得分ξ的均值是( )
A.0.2 B.0.8
C.1 D.0
解析:选B 因为P(ξ=1)=0.8,P(ξ=0)=0.2,所以E(ξ)=1×0.8+0×0.2=0.8.故选B.
2.已知随机变量ξ的分布列为
ξ
4
a
9
10
P
0.3
0.1
b
0.2
若E(ξ)=7.5,则a等于( )
A.5 B.6
C.7 D.8
解析:选C 由题意得,
得
3.甲、乙两台自动车床生产同种标准件,ξ表示甲车床生产1 000件产品中的次品数,η表示乙车床生产1 000件产品中的次品数,经一段时间考察,ξ,η的分布列分别是:
ξ
0
1
2
3
P
0.7
0.1
0.1
0.1
η
0
1
2
3
P
0.5
0.3
0.2
0
据此判定( )
A.甲比乙质量好 B.乙比甲质量好
C.甲与乙质量相同 D.无法判定
解析:选A E(ξ)=0×0.7+1×0.1+2×0.1+3×0.1=0.6,E(η)=0×0.5+1×0.3+2×0.2+3×0=0.7.因为E(η)>E(ξ),故甲比乙质量好.
4.今有两台独立工作在两地的雷达,每台雷达发现目标的概率分别为0.9和0.85,设发现目标的雷达台数为X,则E(X)等于( )
A.1.25 B.1.5
C.1.75 D.2
解析:选C P(X=0)=(1-0.9)×(1-0.85)=0.1×0.15=0.015;
P(X=1)=0.9×(1-0.85)+0.85×(1-0.9)=0.22;
P(X=2)=0.9×0.85=0.765.
∴E(X)=0×0.015+1×0.22+2×0.765=1.75.
5.如图,将一个各面都涂了油漆的正方体,切割为125个同样大小的小正方体,经过搅拌后,从中随机取一个小正方体,记它的油漆面数为X,则X的均值E(X)等于( )
A. B.
C. D.
解析:选B 125个小正方体中8个三面涂漆,36个两面涂漆,54个一面涂漆,27个没有涂漆,∴从中随机取一个正方体,涂漆面数X的均值E(X)=×0+×1+×2+×3==.
6.一射手对靶射击,直到第一次命中为止,每次命中的概率为0.6,现有4颗子弹,命中后的剩余子弹数目X的数学期望为________.
解析:X的可能取值为3,2,1,0,
P(X=3)=0.6,P(X=2)=0.4×0.6=0.24,
P(X=1)=0.42×0.6=0.096,
P(X=0)=0.43=0.064.
所以E(X)=3×0.6+2×0.24+1×0.096+0×0.064
=2.376.
答案:2.376
7.节日期间,某种鲜花的进价是每束2.5元,售价是每束5元,节后对没有卖出的鲜花以每束1.6元处理.根据前5年节日期间对这种鲜花需求量ξ(束)的统计(如下表),若进这种鲜花500束在今年节日期间销售,则利润的均值是________元.
ξ
200
300
400
500
P
0.20
0.35
0.30
0.15
解析:节日期间这种鲜花需求量的均值为E(ξ)=200×0.20+300×0.35+400×0.30+500×0.15=340(束).
设利润为η,则η=5ξ+1.6×(500-ξ)-500×2.5=3.4ξ-450,
所以E(η)=3.4E(ξ)-450=3.4×340-450=706(元).
答案:706
8.端午节吃粽子是我国的传统习俗.设一盘中装有10个粽子,其中豆沙粽2个,肉粽3个,白粽5个,这三种粽子的外观完全相同.从中任意选取3个.
(1)求三种粽子各取到1个的概率;
(2)设X表示取到的豆沙粽个数,求X的分布列与均值.
解:(1)令A表示事件“三种粽子各取到1个”,
则由古典概型的概率计算公式有P(A)==.
(2)X的所有可能值为0,1,2,且P(X=0)==,
P(X=1)==,
P(X=2)==.
所以X的分布列为
X
0
1
2
P
故E(X)=0×+1×+2×=.
1.某人进行一项试验,若试验成功,则停止试验;若试验失败,再重新试验一次;若试验3次均失败,则放弃试验.若此人每次试验成功的概率为,则此人试验次数ξ的数学期望是( )
A. B.
C. D.
解析:选A 试验次数ξ的可能取值为1,2,3,
则P(ξ=1)=,P(ξ=2)=×=,
P(ξ=3)=××=.
所以ξ的分布列为
ξ
1
2
3
P
E(ξ)=1×+2×+3×=.
2.船队若出海后天气好,可获利5 000元;若出海后天气坏,将损失2 000元;若不出海也要损失1 000元.根据预测知天气好的概率为0.6,则出海效益的均值是( )
A.2 000元 B.2 200元
C.2 400元 D.2 600元
解析:选B 出海效益的均值为E(X)=5 000×0.6+(1-0.6)×(-2 000)=3 000-800=2 200(元).
3.(2025·全国Ⅰ卷)有5个相同的球,分别标有数字1,2,3,4,5,从中有放回地随机取3次,每次取1个球.记X为这5个球中至少被取出1次的球的个数,则X的数学期望E(X)=________.
解析:依题意,X的可能取值为1,2,3,总的选取可能数为53=125,其中X=1:三次抽取同一球,选择球的编号有5种方式,故P(X=1)==;X=2:恰好两种不同球被取出(即一球出现两次,另一球出现一次),选取出现两次的球有5种方式,选取出现一次的球有4种方式,其中选取出现一次球的位置有3种可能,故事件X=2的可能情况有5×4×3=60种,故P(X=2)==;X=3:三种不同球被取出,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)==,所以E(X)=1×P(X=1)+2×P(X=2)+3×P(X=3)=1×+2×+3×=.
答案:
4.某小组共10人,利用假期参加义工活动.已知参加义工活动次数为1,2,3的人数分别为3,3,4.现从这10人中随机选出2人作为该组代表参加座谈会.
(1)设A为事件“选出的2人参加义工活动次数之和为4”,求事件A发生的概率;
(2)设X为选出的2人参加义工活动次数之差的绝对值,求随机变量X的分布列和数学期望.
解:(1)由已知,有P(A)==.
所以事件A发生的概率为.
(2)随机变量X的所有可能取值为0,1,2.
P(X=0)==,
P(X=1)==,
P(X=2)==.
所以随机变量X的分布列为
X
0
1
2
P
随机变量X的数学期望
E(X)=0×+1×+2×=1.
5.(2025·北京高考)某次考试中,只有一道单项选择题考查了某个知识点,甲、乙两校的高一年级学生都参加了这次考试.为了解学生对该知识点的掌握情况,随机抽查了甲、乙两校高一年级各100名学生该题的答题数据,其中甲校学生选择正确的人数为80,乙校学生选择正确的人数为75.假设学生之间答题相互独立,用频率估计概率.
(1)估计甲校高一年级学生该题选择正确的概率P;
(2)从甲、乙两校高一年级学生中各随机抽取1名,设X为这2名学生中该题选择正确的人数,估计X=1的概率及X的数学期望;
(3)假设:如果没有掌握该知识点,学生就从题目给出的四个选项中随机选择一个作为答案;如果掌握该知识点,甲校学生选择正确的概率为100%,乙校学生选择正确的概率为85%.设甲、乙两校高一年级学生掌握该知识点的概率估计值分别为p1,p2,判断p1与p2的大小.
解:(1)估计甲校高一年级学生该题选择正确的概率P==.
(2)设A为“从甲校抽取1人做对”,B为“从乙校抽取1人做对”,则P(A)=0.8,P()=0.2,P(B)=0.75,P()=0.25,
设C为“恰有1人做对”,故P(C)=P(A)+P(B)=P(A)P()+P()P(B)=0.35.
依题可知,X可取0,1,2,
P(X=0)=P()=0.05,P(X=1)=0.35,
P(X=2)=0.8×0.75=0.6,
故X的分布列如下表:
X
0
1
2
P
0.05
0.35
0.6
故E(X)=1×0.35+2×0.6=1.55.
(3)设D为“甲校掌握这个知识点的学生做该题”,因为甲校掌握这个知识点有100%的概率做对该题目,未掌握该知识点的同学都是从四个选项里面随机选择一个,故P(D)+[1-P(D)]=0.8,即p1+×(1-p1)=0.8,故p1=,
同理有,0.85p2+×(1-p2)=0.75,故p2=,故p1<p2.
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