内容正文:
专题05 计数原理与概率统计(抢分专练)
题型
考情分析
考向预测
1.二项式定理
2025年上海卷:T6考查二项式定理;T15考查古典概型;T19概率与统计
2024年上海卷:T4考查二项式定理,T15相互独立事件概率,T统计与均值和方差
2023年上海卷:T9用样本估计总体,T14变量相关,独立事件的概率,古典概型
作为解答题(通常位于中段,如第17或18题),分值14分。题目阅读量较大,背景贴近现实生活、科学实验或社会调查。侧重对随机现象的理解,对离散型、连续型随机变量分布的理解与应用,以及利用概率进行决策;侧重对数据的处理(图表、数字特征)、利用样本推断总体(估计、检验)、对统计方法的理解与评价
2.古典概型
3.概率与统计
4.相互独立事件概率
5.条件概率与期望、方差
6.分布列、期望、方差及决策
题型1 二项式定理
1.求(a+b)n的展开式中的特定项一般要应用通项公式Tk+1=Can-kbk(k=0,1,2,…,n).
2.求两个因式积的特定项,一般对某个因式用通项公式,再结合因式相乘,分类讨论求解.
3.求三项展开式的特定项,一般转化为二项式求解或用定义法.
4.求解系数和问题应用赋值法.
【例1】(2026·上海静安·二模)在的二项展开式中,的系数为______.(用数字作答)
【答案】15
【解析】二项展开式的通项公式为.
令,解得,则.故的系数为15.
【变式1-1】2.(2026·上海松江·模拟预测)若,则__________.
【答案】
【解析】将原式左右两侧同时求导,得,
令,则.
【变式1-2】(25-26高三下·上海金山·月考)已知,则________.
【答案】80
【解析】由,
当时,,当时,,
所以
【变式1-3】(2026·上海徐汇·二模)若的二项展开式中,第5项为常数项,则__________.
【答案】
【解析】根据二项式定理,其展开式的第项通项为:
,
当时,第5项为为常数,则,解得:.
题型2 古典概型
利用公式法求解古典概型问题的步骤
【例2】(2026·上海黄浦·二模)某射击社团共有10名成员,其中社长与副社长各一人,现随机抽取4人组成代表队参加校际联谊活动,则社长与副社长两人至少有一人参加联谊活动的概率为______.
【答案】
【解析】设“社长与副社长两人至少有一人参加联谊活动”为事件A,
则事件为社长与副社长两人均不参加联谊活动,
则,可得,
所以社长与副社长两人至少有一人参加联谊活动的概率为.
【变式2-1】(25-26高三上·上海徐汇·月考)从集合中随机抽取2个不同元素作为;使得 有意义的概率为__________.
【答案】
【解析】根据题意,从集合中随机抽取2个不同元素作为,
有共6种,
其中只有,即有意义,
所以使得 有意义的概率为.
【变式2-2】(2026·上海长宁·二模)将4个不同的小球依次随机投入3个篮子中,每个篮子不空的概率为______(用分数表示).
【答案】
【解析】4个不同的小球依次随机投入3个篮子,每个小球均有3种投法,故总投法数为种;
要求每个篮子不空,需使其中一个篮子放2个球,另两个篮子各放1个球,故有投法数为种.
由古典概型概率公式,可得概率为:.
【变式2-3】(25-26高三下·上海虹口·月考)设的二项展开式中各项系数分别为,则从这六个数中不放回地依次任取两个数,在已知所抽取的第一个数为正数的情况下,第二个数大于4的概率为________.
【答案】
【解析】有,
可得各项系数依次为:
即六个数为:,其中正数共3个;大于4的数共2个.
设事件:第一个抽取的数为正数,事件:第二个抽取的数大于4,所求为.
:第一个为正数的所有取法,
第一个有3种选择,第二个从剩余5个数选,共,
:第一个为正数且第二个大于4的取法,
若第一个取(非大于4的正数),第二个有2种(5,10),共种;
若第一个取或(大于4的正数),取走1个后剩余1个大于4的数,共种;
所以,故.
题型3 概率与统计
1.频率分布直方图中相邻两横坐标之差表示组距,纵坐标表示,频率=组距×.
2.在频率分布直方图中各小长方形的面积之和为1.
3.利用频率分布直方图求众数、中位数与平均数.
(1)最高的小长方形底边中点的横坐标即众数.
(2)中位数左边和右边的小长方形的面积和相等.
(3)平均数是频率分布直方图的“重心”,等于频率分布直方图中每个小长方形的面积乘以小长方形底边中点的横坐标之和.
4.独立性检验的一般步骤
(1)根据样本数据列成2×2列联表;
(2)根据公式χ2=,计算χ2的值;
(3)查表比较χ2与临界值的大小关系,作统计判断.χ2越大,对应假设事件H0成立(两类变量相互独立)的概率越小,H0不成立的概率越大.
【例3】(25-26高三上·上海·月考)法国著名的数学家笛卡尔曾经说过:“阅读优秀的书籍,就是和过去时代中最杰出的人们(书籍的作者)一一进行交谈,也就是和他们传播的优秀思想进行交流,阅读会让精神世界闪光”.某研究机构为了解某地年轻人的阅读情况,通过随机抽样调查了100位年轻人,对这些人每天的阅读时间(单位:分钟)进行统计,得到样本的频率分布直方图,如图所示:
(1)求a;
(2)根据频率分布直方图,估计该地年轻人每天阅读时间的平均数(单位:分钟);
(3)为了进一步了解年轻人的阅读方式,研究机构采用分层抽样的方法从每天阅读时间位于分组,和的年轻人中抽取5人,再从中任选3人进行调查,求其中恰好有2人每天阅读时间位于的概率.
【解】(1)解:因为频率分布直方图的所有矩形面积之和为1,
所以,
解得;
(2)平均数为,
所以估计该地年轻人阅读时间的平均数约为74分钟;
(3)由题意,阅读时间位于的人数为人,
阅读时间位于的人数为人,
阅读时间位于的人数为人,
则抽取的5人中位于区间有1人,位于区间有2人,位于区间有2人,
则从中任选3人共有(种),
其中恰有2人每天阅读时间位于的有种,
故所求概率.
【变式3-1】(2026·上海静安·二模)下表是某品牌净化器的年销售量与年份的统计表.
年份
2021
2022
2023
2024
2025
年份代码x
1
2
3
4
5
年销售量у(万台)
2
3.5
2.5
8
9
(1)用计算器计算净化器的年销售量y关于年份代码x的线性回归方程;(回归系数计算结果保留两位小数)
(2)为了调查A、B两地区人群对该品牌净化器的了解情况,调查机构在A、B两地区的人群中分别进行品牌知晓情况的问卷调查.统计知晓与不知晓的人数,得到如下2×2列联表.
知晓
不知晓
合计
A地区
80
20
100
B地区
40
60
100
合计
120
80
200
试根据表中数据判断A、B两地区的人群对该品牌净化器的知晓情况是否有显著差异.(规定显著水平)
附:关于回归方程,回归系数的计算公式,其中为样本点的中心;的计算公式;
0.05
0.01
0.001
k
3.841
6.635
10.828
【解】(1)由表可知,样本中心 为:
.
.则 .
所以,净化器的年销售量 关于年份代码 的线性回归方程为:.
(2)根据 列联表中的数据,计算 的观测值:
.
因为 ,
所以,在犯错误的概率不超过 0.05 的前提下,认为 A、B 两地区的人群对该品牌净化器的知晓情况有显著差异.
【变式3-2】(2026·上海杨浦·二模)一次考试后,数学兴趣小组分析某班级考试成绩.该班级共40人,将得分由高到低平均分为四组,第一组(均分最高的一组)的数据为.
(1)求第一组的得分的均值与中位数;
(2)若从第一组中等可能的选取2名学生,求2人得分都在135分以上的概率;
(3)兴趣小组考察某客观题的得分情况.将前15名学生作为高分组,后25名学生作为非高分组;前15名学生中13人答对该题,后25名学生中16人答对该题.据此,填写表格,并判断是否有95%的把握认为答对该题与进入高分组有关?
附:,,,.
高分组
非高分组
总计
某客观题答对
某客观题答错
总计
【解】(1)第一组共10个数据的均值为:,
第一组共10个数据按从低到高排序:,
中位数为第5、6个数的平均值,即,
所以第一组的得分均值为,中位数为;
(2)第一组中,得分在135分以上的共有3人,从10人中任选2人:
总选法数:,
两人都在135分以上的选法数:,
所以2人得分都在135分以上的概率为:;
(3)根据题意填写列联表:
高分组
非高分组
总计
答对
13
16
29
答错
2
9
11
总计
15
25
40
零假设:认为答对该题与进入高分组无关,
计算卡方:
根据独立性检验规则,可知没有95%的把握认为答对该题与进入高分组有关.
【变式3-3】(25-26高三下·上海·月考)中国民间传统文化丰富多彩,涵盖了生活的方方面面,从节庆习俗、民间艺术、传统技艺到宗教信仰和民间文学等.某文化公司在某地开展中国民间传统文化宣传活动,活动期间调查了参加活动的市民对中国民间传统文化的了解程度,前5天调查情况数据如下:
宣传天数
1
2
3
4
5
不了解的人数
108
100
92
80
70
(1)若对中国民间传统文化不了解的人数与宣传天数之间满足线性回归关系,求变量关于变量的回归方程;
(2)从前5天的调查表中随机抽取100份调查表,整理得如下列联表:
性别
对中国民间传统文化了解的程度
合计
了解
不了解
老年
40
10
50
青年
30
20
50
合计
70
30
100
(i)依据显著性水平进行独立性检验,能否认为是否了解中国民间传统文化与年龄有关?
(ii)按分层随机抽样的方式,在上述“了解”的调查表中,随机抽取7份调查表,再从这7份调查表中任意抽取3份,记为抽到的调查表来自青年调查表的份数,求的分布及期望.
附:回归方程中斜率和截距的最小二乘法公式分别为,,
独立性检验常用小概率值和相应的临界值:,
0.05
0.01
0.005
3.841
6.635
7.879
【解】(1)根据题干可知,
,,,
,
,
,
,
所以关于的回归方程为:
(2)(i)假设:是否了解中国民间传统文化与年龄无关;
由题知显著性水平:,即;
统计量:
,
因为,故拒绝原假设,即是否了解中国民间传统文化与年龄有关;
(ii)按分层抽样抽取老年调查表4份,青年调查表3份,
,
.
所以的分布列为:
0
1
2
3
期望:
题型4 相互独立事件概率
【例4】(25-26高三下·上海奉贤·月考)湘绣,是中国优秀的民族传统工艺之一,有着两千多年的历史.湘绣的制作工艺繁杂,一幅湘绣作品要经过设计图案和刺绣两大主要环节,且只有设计图案通过后才能进行刺绣,两个环节相互独立.只有同时通过这两个环节才能成为成品.某绣坊准备制作、、三幅不同的湘绣作品,已知、、三幅作品通过设计图案环节相互独立,且通过的概率依次为、、.
(1)求、、三幅中恰有一幅作品通过设计图案环节的概率;
(2)若已知、、三幅中恰有一幅作品通过设计图案环节,求通过的作品为的概率.
【解】(1)设分别表示通过设计图案环节,
由题得,且三个事件相互独立.
恰有一幅通过设计环节可分解为仅通过、仅通过、仅通过三个互斥事件,
设仅通过为事件:
仅通过为事件:
仅通过为事件:
由互斥事件概率加法公式,恰有一幅通过的概率:
(2)设事件为“三幅中恰有一幅通过设计环节”,事件为“通过设计的作品为”,
由条件概率公式: 其中即“仅通过设计环节”,
故,
由(1)知,
所以
【变式4-1】(2026·上海·一模)从,,,,,中任意选取一个实数作为a,构造函数,,记事件A为“所选取的实数a使得函数有两个不等零点”.
(1)写出样本空间与事件A对应的集合,并求事件A发生的概率;
(2)记事件B为“所选取的实数a使得函数在上是严格增函数”,试判断事件A,和事件B是否为相互独立事件并说明理由.
【解】(1)由已知样本空间,
若函数有两个不等的零点,则,
解得或,
事件为“所选取的实数使得函数有两个不等零点”
所以事件对应的集合为,
则;
(2)是相互独立事件,
若函数在上是严格增函数,
则,即,
所以事件对应的集合为,,
则事件事件同时发生对应的集合,
则.
所以事件A和事件B是相互独立事件;
【变式4-2】(25-26高三上·上海·期末)《水浒传》是中国古典四大名著之一,是中国历史上最早用白话文写成的章回小说,由三十六天罡与七十二地煞共同构成一百零八将的主体框架,小明喜欢收集其中的人物卡牌,卡牌分为普通卡和隐藏卡,小明目前收集到的卡牌分布如下表所示:
天罡
地煞
普通卡
隐藏卡
(1)若小明从张卡牌中随机选取一张,记事件为小明取到的卡牌人物属于天罡,事件为小明取到的卡牌为隐藏卡,求和,并判断事件和事件是否独立;
(2)小王和小明进行抽卡游戏,每人一次性从张卡牌中抽取两张,给出以下规则:抽到的两张卡分别是天罡隐藏卡及地煞隐藏卡,得分;抽到的两张卡有且仅有一张隐藏卡,得分;抽到的两张卡分别是天罡普通卡及地煞普通卡,得分;其余情况不得分.设为小王第一次抽取卡牌后获得的分数,写出的分布列,并求出的数学期望.
【解】(1)由表格中的数据结合古典概型的概率公式可得,
由条件概率公式可得,
因为,,所以,
故事件与事件不独立.
(2)由题意可知,随机变量的可能取值有:、、、,
则,,,
,
所以随机变量的分布列如下表所示:
故.
【变式4-3】(25-26高三上·上海徐汇·月考)2025年11月9日至11月21日,第15届全运会在广东,香港,澳门成功举办,某运动场馆内共有志愿者36名,其中男生12名,女生24名,这些志愿者中会说日语和会说韩语的人数统计如下:
男生志愿者
女生志愿者
会说日语
8
12
会说韩语
其中均为正整数,.
(1)从这36名志愿者中随机抽取两名作为某活动主持人,求:抽取的两名志愿者中至少有一名会说日语的概率;
(2)从这些志愿者中随机抽取一名去接待外宾,用表示事件“抽到的志愿者是男生”,用表示事件“抽到的志愿者会说韩语”;试给出所有符合条件的的值,使得事件与相互独立,并说明理由.
【解】(1)设事件“抽取的两名志愿者中至少有一名会说日语”为 ,则其对立事件为“两名志愿者都不会说日语”,
由题意,志愿者总人数为 36,其中会说日语的人数为 ,故不会说日语的人数为 ,
于是
所以,抽取的两名志愿者中至少有一名会说日语的概率为 .
(2)由题意,
事件 与 相互独立的充要条件是
即,
化简得
又 均为正整数,且 ,同时需满足 ,
当 时,;
当 时,;
当 时,.
因此,符合条件的 的值为:
题型5 条件概率与期望、方差
1.计算条件概率的公式:P(B|A)==为事件A发生的条件下事件B发生的概率.
2.全概率公式:设A1,A2,…,An是一组两两互斥的事件,A1∪A2∪…∪An=Ω,且P(Ai)>0,i=1,2,…,n,则对任意的事件B⊆Ω,有P(B)=P(Ai)P(B|Ai).
【例2】(2026·上海黄浦·二模)小明每天上学出发时会选择是否骑共享单车.根据平台统计和他的使用习惯:若出发时不下雨,他选择骑共享单车的概率为0.8;若出发时下雨,他选择骑共享单车的概率为0.4.假设本周小明每天上学出发时下雨的概率均为0.25,且出发地共享单车供应充足.
(1)求本周某天小明上学出发时选择骑共享单车去学校的概率;
(2)已知本周某天小明选择了骑共享单车去学校,求该天小明出发时不下雨的概率;
(3)设小明在本周的前三天中选择骑共享单车去学校的天数为X,且这三天中每天的骑行选择相互独立,求随机变量X的分布,并计算其数学期望和方差.
【解】(1)设“小明上学出发时下雨”为事件A,“小明选择骑共享单车去学校”为事件B.
由题意可知:,,,,
由全概率公式可得,
所以小明在本周某天选择骑共享单车去学校的概率为0.7.
(2)由题意可知:,
所以小明出发时不下雨的概率为.
(3)由题意可知:,
则,;
;;
可知X的分布列为,
所以X的数学期望,方差.
【变式5-1】(2025·上海黄浦·二模)一盒子中有大小与质地均相同的20个小球,其中白球个,其余为黑球.
(1)当盒中的白球数时,从盒中不放回地随机取两次,每次取一个球,用表示事件“第一次取到白球”,用表示事件“第二次取到白球”,求和,并判断事件与是否相互独立;
(2)某同学要策划一个抽奖活动,参与者从盒中一次性随机取10个球,若其中恰有3个白球,则获奖,否则不获奖,要使参与者获奖的可能性最大、最小,该同学应该分别如何放置白球的数量?
【解】(1)当时,盒中有6个白球,14个黑球,,,
,
,则,所以事件与相互不独立.
(2)从20个球中取10个球,恰有3个白球的概率,
设,当时,,
,当时,,
当时,,因此,
而,则,
所以当时,参与者获奖的可能性最大;当时,参与者获奖的可能性最小.
【变式5-2】(24-25高三上·上海·月考)放行准点率是衡量机场运行效率和服务质量的重要指标之一.已知年该机场飞往地,地及其他地区(不包含,两地)航班放行准点率的估计值分别为和,年该机场飞往地,地及其他地区的航班比例分别为,和.
试解决一下问题:
(1)现在从年在该机场起飞的航班中随机抽取一个,求该航班准点放行的概率;
(2)若年某航班在该机场准点放行,判断该航班飞往地,地、其他地区等三种情况中的哪种情况的可能性最大,说明你的理由.
【解】(1)设"该航班飞往地", "该航班飞往地", "该航班飞往其他地区","该航班准点放行",
则,,,
,,,
由全概率公式得,
,
所以该航班准点放行的概率为.
(2),
,
,
因为,所以该航班飞往其他地区的可能性最大.
题型6 分布列、期望、方差及决策
离散型随机变量X的分布列为
X
x1
x2
…
xi
…
xn
P
p1
p2
…
pi
…
pn
则:(1)pi≥0,i=1,2,…,n;
(2)p1+p2+…+pn=1;
(3)E(X)=x1p1+x2p2+…+xipi+…+xnpn;
(4)D(X)=[xi-E(X)]2pi=E(X2)-[E(X)]2;
(5)若Y=aX+b,则E(Y)=aE(X)+b,D(Y)=a2D(X).
2.二项分布
一般地,在n重伯努利试验中,设每次试验中事件A发生的概率为p(0<p<1),用X表示事件A发生的次数,则X的分布列为P(X=k)=Cpk(1-p)n-k,k=0,1,2,…,n.
E(X)=np,D(X)=np(1-p).
3.超几何分布
一般地,假设一批产品共有N件,其中有M件次品,从N件产品中随机抽取n件(不放回),用X表示抽取的n件产品中的次品数,则X的分布列为P(X=k)=,k=m,m+1,m+2,…,r.其中n,N,M∈N*,M≤N,n≤N,m=max{0,n-N+M},r=min{n,M},E(X)=n·.
【例6】(2025·上海普陀·二模)某区为推进教育数字化转型,通过聚合区域学校的教育资源,依托AI技术搭建了区域智慧题库系统,形成了“通识过关—综合拓展—创新提升”三层动态原库,且三层题量之比为,设该题库中任意1道题被选到的可能性都相同.
(1)现有4人参加一项比赛,若每人分别独立地从该题库中随机选取一道题作答,求这4人中至少有2人的选题来自层的概率;
(2)现采用分层随机抽样的方法,使用智能组卷系统从该题库中选取12道题生成试卷,若某老师要从生成的这份12道题的试卷中随机选取3道题做进一步改编,记该老师选到层题的题数为,求的分布与期望.
【解】(1)因为三层题量之比为,
所以在层选题的概率为,不在层选题的概率为,
设至少2人的选题来自层的概率为,从层选题数量为,
由题意得,而二项分布概率公式为,
则至少2人的选题来自层的概率为,
故.
(2)因为三层题量之比为,
所以在层最多抽到7道,且可取,
则,
,
其分布列为
X
P
所以期望.
【变式6-1】某公司生产的糖果每包标识“净含量500g”,但公司承认实际的净含量存在误差. 已知每包糖果的实际净含量(单位:g)服从正态分布.
(1)随机抽取一包该公司生产的糖果,求其净含量误差超过5g的概率(精确到);
(2)随机抽取3包该公司生产的糖果,记其中净含量小于497.5g的包数为. 求的分布和期望(精确到).
参考数据:,,,其中为标准正态分布函数.
【解】(1)由题意,,的概率等于.
令,则.
因此,
.
故净含量误差超过5g的概率约为.
(2)可能的取值为0、1、2、3.
由(1)可知,任取一包糖果,净含量小于497.5g的概率为.
故服从二项分布,记,
,
从而的分布为
0
1
2
3
0.595
0.337
0.064
0.004
因此.
【变式6-2】(2025·上海青浦·三模)口袋里装有大小与质地相同的4个红球和8个白球,甲、乙两人从袋中摸球,每次摸1个球.
(1)若甲、乙两人无放回地摸球,由甲先摸1个球,乙再摸1个球,求甲摸到白球的条件下,乙摸到红球的概率;
(2)制定规则如下:若一方摸出1个红球,则此人继续下一次摸球,若一方摸出1个白球,则由对方接替下一次摸球,由甲进行第一次摸球.
①若甲、乙两人无放回地摸球,求第三次仍由甲摸球的概率;
②若甲、乙两人每次摸球后都放回地摸球,求在前两次摸球中,甲摸得的红球次数的分布及期望.
【解】(1)口袋共有12个球,甲先摸球,摸到白球的概率为,
甲摸到白球后,口袋还剩11个球,其中红球有4个,则甲摸到白球且乙摸到红球的概率为,
综上,甲摸到白球的条件下,乙摸到红球的概率为;
(2)①由题设,满足要求的情况有甲第一次摸到红球,第二次也摸到红球;甲第一次摸到白球,乙第二次摸到白球;
所以若甲、乙两人无放回地摸球,第三次由甲摸球的概率为;
②由题意,的可能值为,且,,,
所以的分布列如下,
0
1
2
则.
【变式6-3】(2025·上海浦东新·三模)申辉中学机器人兴趣小组,进行某款机器人研发学习活动.该机器人被设计从数轴上的原点出发,机器人每一步只能选择向数轴正方向或向负方向行走1个单位.设机器人第步选择向正方向行走的概率为.设行走步后机器人所在位置对应的数为随机变量.
(1)兴趣小组成员小浦对机器人行走的步数和机器人所在位置进行了观察记录,记录数据如下:
n
1
2
3
4
5
1
2
1
2
3
请求出变量和之间的线性相关系数:
(2)若,求;
(3)已知,在的条件下,求的概率.
【解】(1)由表可知:
,
,,,
代入相关系数的公式可得:.
(2)由题可知的所有可能取值为,,,,
表示三次均向正方向行走,故;
表示两次选择正方向,一次选择负方向行走,故;
表示一次选择正方向,两次选择负方向行走,故;
表示三次均选择负方向行走,故,
所以.
(3)设为事件A,为事件,,
其中,,
,故.
1.(2025·上海奉贤·一模)在二项式的展开式中,的系数是______.(用数字表示答案)
【答案】
【解析】二项式的展开式中,通项公式为,
当时,,的系数是.
2.(2026·上海普陀·二模)设,若的展开式中的常数项是,则该展开式中所有项的系数和为______.(结果用数值表达)
【答案】
【解析】因为的展开式的通项为:,
又因为展开式中常数项是,令,得,
所以,解得,所以,即为,
在中令,得所以项系数和为.
3.(2025·上海普陀·一模)的展开式中含项的系数是___________.
【答案】
【解析】因为的展开式的通项公式为,
所以的展开式中含的项为,
因此的展开式中含项的系数为.
4.(2026·上海奉贤·二模)从6名男生和4名女生中选出3人参加人工智能技能培训.设事件至少抽到一名女生,事件恰好抽到一名男生,则________.
【答案】/
【解析】依题意可得,,
所以.
5.(2026·上海嘉定·二模)已知正四面体上的四个面上分别写有1、2、3、4,游戏中甲、乙轮流抛掷该四面体,谁抛出底面数字等于4则获胜且游戏结束.甲先开始,则甲获胜的概率为___________.
【答案】
【解析】由题意,甲抛掷一次获胜的概率为,失败的概率为,
甲胜的概率分为无数种情况:第次掷获胜,第次掷获胜,,第次获胜,,
概率分别为,,
故为以为首项,为公比的等比数列,
故甲获胜的概率.
6.(2026·上海徐汇·二模)已知实数满足,则的方差的最大值为__________.
【答案】
【解析】设分别对应,().
则,所以的方差为:
,
因为函数在上单调递减,在上单调递增,
且.
所以当或时,该组数据的方差相等,且取得最大值,为.
所以该组数据方差的最大值为:.
7.(2026·上海普陀·二模)某大型管线网的局部呈网格结构,如图建立平面直角坐标系,一小型机器人沿管线移动执行巡检任务,在某次巡检的路径中经过了点:、、、、、、,若该机器人经过的点的纵坐标关于横坐标的一元线性回归方程是,则的值为______.
【答案】
【解析】根据题意,机器人经过的个点的横坐标分别为,
其平均值为,
个点的纵坐标分别为,其平均值为,
又因为这些点的一元线性回归方程是,必过点,
代入得,即的值为.
8.(2025·上海普陀·一模)设,同时抛掷两枚质地均匀的骰子一次,事件表示“第一枚骰子向上的点数为奇数”,事件表示“两枚骰子向上的点数之和为”,若事件与事件相互独立,则的一个可取值为___________.
【答案】3(或5、7、9、11其中之一)
【解析】设第一次的点数为,第二次的点数为,
则两次抛掷两枚质地均匀的骰子的结果记为,其中,共种基本事件,
故由题知,,
当时,的基本事件为,的基本事件为,故,,
,事件与事件不独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,故,,
,事件与事件相互独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,事件与事件不独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,事件与事件相互独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,事件与事件不独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,事件与事件相互独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,事件与事件不独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,,事件与事件相互独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,,事件与事件不独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,,事件与事件相互独立;
当时,的基本事件为,的基本事件为,
故,,,事件与事件不独立;
综上,的可能取值为
9.已知二项式的展开式中所有项的系数和为32,若,且,则等于( )
A. B. C.2 D.3
【答案】C
【解析】二项式的展开式中所有项的系数和,
由已知,解得.
因为,所以.
10.(25-26高二上·湖北·月考)将一颗质地均匀的正方体骰子(六个面的点数分别为1,2,3,4,5,6),先后抛掷两次,将得到的点数分别记为,若向量,则与的夹角为钝角的概率是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由可得,,
所以.
因为为钝角,所以,且不共线,
所以,即,且.
当时,有且,所以可取1,3,4,5,6;
当时,有且,可取2,3,4,5,6;
当时,有且,可取4,5,6;
当时,有且,可取6;
当或时,,此时无解.
综上所述,满足条件的有14种可能.
又先后抛掷两次,得到的样本点共36种,
所以为钝角的概率故选:C.
11.(2025·上海崇明·三模)某学校数学学习兴趣小组利用信息技术手段探究两个数值变量之间的线性关系,随机抽取8个样本点,由于操作过程的疏忽,在用最小二乘法求经验回归方程时只输入了前6组数据,得到的线性回归方程为,其样本中心为.后来检查发现后,输入8组数据得到的新的线性回归方程为,新的样本中心为,已知,则以下结论中正确的个数是( )
①新的样本中心仍为;
②新的样本中心为;
③两个数值变量具有正相关关系;
④.
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】C
【解析】对于①②,由题意可得,,则新的样本中为,故①错误,②正确;
对于③,将代入回归直线,可得,解得,故③正确;
对于④,根据样本估计总体及最小乘法原理,利用组数据所得经验回归程是与样本点“距离”平方和最小的直线方程,故④错误.
故选:C.
12.(2026·上海松江·模拟预测)质监部门从某超市销售的甲、乙两种食用油中各随机抽取100桶检测某项质量指标,由检测结果得到如下的频率分布直方图:
(1)写出频率分布直方图(甲)中的值;记甲、乙两种食用油100桶样本的质量指标的方差分别为,试比较与的大小(只要求写出结果);
(2)在甲、乙两种食用油中各随机抽取1桶,用频率估计概率,求恰有1桶的质量指标大于10且小于40的概率;
(3)由频率分布直方图可以认为,乙种食用油的质量指标值Z服从正态分布.其中近似为样本平均数近似为样本方差,现从乙种食用油中随机抽取10桶,设X表示质量指标值位于的桶数,求X的数学期望.(结果保留两位小数)
注:①同一组数据用该区间的中点值作代表;②若,则.
【解】(1)由题意,解得.
由频率分布直方图可得.
(2)记事件在甲种食用油中抽取1桶,其质量指标大于且小于.
记事件在乙种食用油中抽取1桶,其质量指标大于且小于.
记事件在甲、乙两种食用油中各随机抽取1桶,恰有1桶其质量指标大于且小于.
则,.
.
(3)由题意.
,又.
,
现从乙种食用油中随机抽取10桶,其质量指标位于的概率为.
,
13.(2026·上海金山·二模)绝对零度()是一个只能逼近而不能达到的最低温度,那么这个数据是如何测得的?吕同学通过查询资料,知道:①气体温度和气体压强存在线性关系;②当气体压强为0()时,气体温度达到绝对零度.以下是吕同学在一次模拟实验时,测得某种气体温度和气体压强的相关数据:
数据
1
2
3
4
5
6
温度()
4.07
16.69
29.42
45.67
57.06
73.05
压强()
103.095
107.734
112.461
118.469
122.706
128.758
(1)求该模拟实验中,该气体温度的平均值和方差;(精确到0.01)
(2)若该次实验下气体压强关于气体温度的回归方程为,预估该次实验下绝对零度的数值;(精确到0.01)
(3)为了验证实验的普适性,吕同学利用不同气体预估绝对零度,得到如下的一组数据.若任取其中的2个数据,求该两个数据与绝对零度()的误差均小于1的概率.
绝对零度()
275.13
274.56
274.28
273.57
272.45
271.67
【解】(1)(),
.
(2),
将,即代入,
解得,所以回归方程为,
令,解得(),
预估该次实验下绝对零度的数值为.
(3)因为,,
,,
,,
所以只有,两个数据与绝对零度()的误差小于1,
所以
14.(2026·上海崇明·二模)2025年11月,教育部等五部门联合印发《关于实施学生体质强健计划的意见》,明确要求“中小学生每天综合体育活动时间不少于2小时”.某学校为了解政策落实情况及其对学生视力的影响,随机抽取了100名学生进行每周累计体育活动时长的调查,得到如下频率分布表:
每周活动总时长(单位:时)
频率
0.15
0.25
0.35
0.15
0.1
同时,对这100名学生的视力进行了检查,将视力达到5.0及以上定为“视力良好”,低于5.0定为“视力一般”,得到如下2×2列联表(部分数据缺失):
视力良好
视力一般
合计
活动时间达标(不少于14小时)
40
活动时间未达标(低于14小时)
30
合计
100
(1)从活动时长在和的学生中,按比例分层随机抽样抽取5人进行座谈.若从这5人中随机抽取2人,设为抽取的2人中活动时长在的人数,求的分布列和数学期望;
(2)依据的独立性检验,判断是否有95%的把握认为“视力情况”与“体育活动时长是否达标”有关.
参考公式及数据:
①,其中.
②,,,.
【解】(1)由于和频率分别为,,
则按比例分层随机抽样,抽取5人进行座谈,有3人来自,2人来自,
由题意的可能取值为0,1,2,
,
,
,
所以的分布列是:
0
1
2
.
(2)由题意活动时间达标人数为,
活动时间未达标人数为,
故列联表如下:
视力良好
视力一般
合计
活动时间达标(不少于14小时)
40
20
60
活动时间未达标(低于14小时)
10
30
40
合计
50
50
100
零假设:“视力情况”与“体育活动时长是否达标”无关.
根据列联表数据,计算,
根据小概率值的独立性检验,判断不成立,
所以有95%的把握认为“视力情况”与“体育活动时长是否达标”有关.
15.(2025·上海青浦·模拟预测)某工厂生产某款电池,在满电状态下能够持续放电时间不低于小时的为合格品,工程师选择某台生产电池的机器进行参数调试,在调试前后,分别在其产品中随机抽取样本数据进行统计,制作了如下的列联表:
产品
合格
不合格
合计
调试前
45
15
60
调试后
35
5
40
合计
80
20
100
(1)根据表中数据,依据显著性水平的独立性检验,能否认为参数调试与产品质量有关联;
(2)现从调试前的样本中按合格和不合格,用分层随机抽样法抽取8件产品重新做参数调试,再从这8件产品中随机抽取3件做对比分析.记抽取的3件中合格的件数为X,求 X的分布列和期望;
(3)用样本分布的频率估计总体分布的概率,若现在随机抽取调试后的产品1000件,记其中合格的件数为Y, 求使事件“”的概率最大时k的取值.参考公式及数据: 其中.
0.05
0.025
0.01
0.005
0.001
3.841
5.024
6.635
7.879
10.828
【解】(1)零假设为:假设依据的独立性检验,认为参数调试与产品质量无关联;
则,
故依据的独立性检验,没有充分证据说明零假设不成立,
因此可认为成立,即认为参数调试与产品质量无关联;
(2)依题意,用分层随机抽样法抽取的8件产品中,
合格产品有件,不合格产品有2件,
而从这8件产品中随机抽取3件,其中的合格品件数的可能值有1,2,3.
则,,,
故的分布为:
1
2
3
则;
(3)依题意,因随机抽取调试后的产品的合格率为,
故,则,
由,
故由可解得,
因,故当时,;
故由可解得,
即当时,;
故当事件“”的概率最大时,.
16.(2026·上海·二模)班主任小明查阅了某大学发表的一项本市高三学生手机使用情况的研究报告.报告指出,高三学生每周手机使用时长(单位:小时)总体上服从正态分布.
(1)小明老师将自己所带班级(共50名学生)视为从本市高三学生总体中随机抽取的一个样本,能以此正态分布模型估算出全班每周平均手机使用时长超过16小时的人数,在此估算基础上若在全班任选3位同学,则至少有2位同学的每周手机使用时长超过16小时的概率是多少?(结果用最简分数表示)
参考数据:若,则.
(2)小明老师发现小虹同学每周手机使用时长超过16小时,对其进行疏导劝解,并跟进统计出之后5周小虹每周手机使用时长与该周数学练习得分(每周练习的难度相同且满分均为150分),制成表1.以这5组数据建立回归方程.请求出实数的值
表1
第1周
第2周
第3周
第4周
第5周
手机使用时长
20
18
22
16
14
练习得分
80
88
73
92
m
(3)受到鼓励的小虹制定了寒假复习计划表递交给小明老师,严格控制手机使用时长.小明老师统计发现该计划表中若第n天能复习时长超过5小时(记为“高效复习”),则第天也能“高效复习”的概率为;若第天不能“高效复习”,则第天还能“高效复习”的概率为.设(,为正整数)表示第天能“高效复习”的概率,,若表示复习计划表第天有效.求证:数列是等比数列,并说明小虹的该复习计划表是否在寒假每一天均有效.
【解】(1)由题意知,因为.
所以任取1人使用手机超过16小时的概率为,
50名同学中有位超过16小时,
那么至少2位同学使用手机超过16小时的概率为.
(2)由题意得,.
代入回归方程有,解得.
(3)证明:由题意知,
所以
所以是以为公比的等比数列.
所以.
因为时,恒成立,所以.
所以小虹的该复习计划表在寒假每一天均有效.
17.(2026·上海徐汇·二模)为落实《全民健身条例》,某区体育局对本区居民的健身场所选择偏好进行调研.数据显示,居民主要选择商业健身场馆(如健身房、体育中心)和社区公共运动场(如小区健身点、街心公园)两类场所.为了解年龄因素是否影响健身场所的选择,研究人员将成年居民分为青壮年组(岁且岁)和中老年组(岁),从该区随机抽取170名成年居民进行调查,得到如下不完整的列联表:
青壮年
中老年
合计
商业健身场馆
60
社区公共运动场
50
合计
80
170
(1)请补充列联表,并根据表中数据判断能否有的把握认为年龄与居民健身场所的选择有关;
(2)用分层抽样的方式从选择社区公共运动场的居民中抽取14个人,再从14个人中随机抽取7个人,用随机变量表示这7个人中中老年与青壮年人数之差的绝对值,求的分布和数学期望.
参考公式及数据:,其中.
0.1
0.05
0.025
0.01
0.005
0.001
2.706
3.841
5.024
6.635
7.879
10.828
【解】(1)根据已知数据计算空缺值,得到完整列联表如下:
青壮年
中老年
合计
商业健身场馆
60
40
100
社区公共运动场
20
50
70
合计
80
90
170
因为,
因此有95%的把握认为年龄与居民健身场所的选择有关.
(2)选择社区公共运动场的居民共70人,其中青壮年20人、中老年50人,抽样比为,
因此抽取的样本中青壮年人数:,中老年人数:.
设抽取的7人中中老年人数为,则青壮年人数为,.
因为青壮年共4人,故,解得,又,
因此,对应的可能取值为.
总情况数为,
(对应或)时,,
(对应)时,,
(对应)时,,
(对应)时,,
因此,的分布列为:
1
3
5
7
所以
18.(24-25高二下·上海·期末)某中学选派12名学生参加上海市高中生志愿者的培训活动,他们参加培训的次数统计如下表所示:
培训次数
1
2
3
参加人数
2
4
6
(1)从这12名学生中任选3名,求这3名学生中至少有2名学生参加培训次数恰好相等的概率(结果用最简分数表示);
(2)从这12名学生中任选2名,用表示这2人参加培训次数之差的绝对值,求随机变量的期望与方差(结果用最简分数表示).
【解】(1)这3名学生中至少有2名学生参加培训次数恰好相等的概率;
(2)由题意知可能取值为0、1、2,
,
所以的期望,
,
19.(24-25高二下·上海松江·期末)为丰富学生的业余生活, 学校开展了一系列文体活动, 其中有一项是 3 对 3 篮球对抗赛. 现有甲、乙两队进行比赛,假设每局比赛结果相互独立且无平局,每局比赛甲队获胜的概率为 ,乙队获胜的概率为 .
(1)若采用三局两胜制(即先胜两局者赢得比赛,同时比赛结束)进行比赛,求甲队获胜的概率;
(2)若比赛有三局两胜制(即先胜两局者赢得比赛,同时比赛结束)和五局三胜制(即先胜三局者赢得比赛, 同时比赛结束)两种选择, 从概率角度考虑, 甲队如何选择对自己更有利? 请说明理由.
【解】(1)解:用表示事件 “第局甲队胜” , 表示事件 “第局乙队胜” ( ),
则 ,
设表示事件“三局两胜制下甲队获胜”,则 ,
由各局比赛结果相互独立,且事件互斥,
所以.
(2)解:用表示事件 “ 局赛完,甲队胜” ,
则 ,
设 表示事件“五局三胜制下甲队获胜”,则,
由各局比赛结果相互独立,且事件 互斥,
所以,
因为,所以选择五局三胜制对甲队更有利.
20.(2025·上海黄浦·三模)下表是某景点在某APP平台10天预定票销售情况:
日期t
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
销售量y(万张)
1.93
1.95
1.97
1.98
2.01
2.02
2.02
2.05
2.07
0.50
(1)由于系统故障,该APP平台在第10天时的销售量数据异常,现剔除第10天数据,求y关于t的线性回归方程,并用回归方程修正第十天的销售数据;(回归系数与销售数据都精确到0.0001)
(2)为招揽游客,现推出团体票,每份团体票包含四张门票,其中X张盖有纪念章(可兑换纪念品),X的分布如下:.求X的期望与方差;
(3)在(2)的条件下,小明购买了一份团体票,从中随机抽取2张,恰有1张有纪念章,求此情况发生的概率.
附:对于一组数据、、…、,其回归方程为,其中回归系数,.
【解】(1)设回归方程为,则,,
又,,
所以,,即,
当时,万张;
(2)由分布列知,;
(3)记“从某份团体票中随机抽取2张,恰有1张有纪念章”为事件,
“该份团体票中共有张有纪念章”为事件,则,,,
则,即所求概率为;
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专题05 计数原理与概率统计(抢分专练)
题型
考情分析
考向预测
1.二项式定理
2025年上海卷:T6考查二项式定理;T15考查古典概型;T19概率与统计
2024年上海卷:T4考查二项式定理,T15相互独立事件概率,T统计与均值和方差
2023年上海卷:T9用样本估计总体,T14变量相关,独立事件的概率,古典概型
作为解答题(通常位于中段,如第17或18题),分值14分。题目阅读量较大,背景贴近现实生活、科学实验或社会调查。侧重对随机现象的理解,对离散型、连续型随机变量分布的理解与应用,以及利用概率进行决策;侧重对数据的处理(图表、数字特征)、利用样本推断总体(估计、检验)、对统计方法的理解与评价
2.古典概型
3.概率与统计
4.相互独立事件概率
5.条件概率与期望、方差
6.分布列、期望、方差及决策
题型1 二项式定理
1.求(a+b)n的展开式中的特定项一般要应用通项公式Tk+1=Can-kbk(k=0,1,2,…,n).
2.求两个因式积的特定项,一般对某个因式用通项公式,再结合因式相乘,分类讨论求解.
3.求三项展开式的特定项,一般转化为二项式求解或用定义法.
4.求解系数和问题应用赋值法.
【例1】(2026·上海静安·二模)在的二项展开式中,的系数为______.(用数字作答)
【变式1-1】2.(2026·上海松江·模拟预测)若,则__________.
【变式1-2】(25-26高三下·上海金山·月考)已知,则________.
【变式1-3】(2026·上海徐汇·二模)若的二项展开式中,第5项为常数项,则__________.
题型2 古典概型
利用公式法求解古典概型问题的步骤
【例2】(2026·上海黄浦·二模)某射击社团共有10名成员,其中社长与副社长各一人,现随机抽取4人组成代表队参加校际联谊活动,则社长与副社长两人至少有一人参加联谊活动的概率为______.
【变式2-1】(25-26高三上·上海徐汇·月考)从集合中随机抽取2个不同元素作为;使得 有意义的概率为__________.
【变式2-2】(2026·上海长宁·二模)将4个不同的小球依次随机投入3个篮子中,每个篮子不空的概率为______(用分数表示).
【变式2-3】(25-26高三下·上海虹口·月考)设的二项展开式中各项系数分别为,则从这六个数中不放回地依次任取两个数,在已知所抽取的第一个数为正数的情况下,第二个数大于4的概率为________.
题型3 概率与统计
1.频率分布直方图中相邻两横坐标之差表示组距,纵坐标表示,频率=组距×.
2.在频率分布直方图中各小长方形的面积之和为1.
3.利用频率分布直方图求众数、中位数与平均数.
(1)最高的小长方形底边中点的横坐标即众数.
(2)中位数左边和右边的小长方形的面积和相等.
(3)平均数是频率分布直方图的“重心”,等于频率分布直方图中每个小长方形的面积乘以小长方形底边中点的横坐标之和.
4.独立性检验的一般步骤
(1)根据样本数据列成2×2列联表;
(2)根据公式χ2=,计算χ2的值;
(3)查表比较χ2与临界值的大小关系,作统计判断.χ2越大,对应假设事件H0成立(两类变量相互独立)的概率越小,H0不成立的概率越大.
【例3】(25-26高三上·上海·月考)法国著名的数学家笛卡尔曾经说过:“阅读优秀的书籍,就是和过去时代中最杰出的人们(书籍的作者)一一进行交谈,也就是和他们传播的优秀思想进行交流,阅读会让精神世界闪光”.某研究机构为了解某地年轻人的阅读情况,通过随机抽样调查了100位年轻人,对这些人每天的阅读时间(单位:分钟)进行统计,得到样本的频率分布直方图,如图所示:
(1)求a;
(2)根据频率分布直方图,估计该地年轻人每天阅读时间的平均数(单位:分钟);
(3)为了进一步了解年轻人的阅读方式,研究机构采用分层抽样的方法从每天阅读时间位于分组,和的年轻人中抽取5人,再从中任选3人进行调查,求其中恰好有2人每天阅读时间位于的概率.
【变式3-1】(2026·上海静安·二模)下表是某品牌净化器的年销售量与年份的统计表.
年份
2021
2022
2023
2024
2025
年份代码x
1
2
3
4
5
年销售量у(万台)
2
3.5
2.5
8
9
(1)用计算器计算净化器的年销售量y关于年份代码x的线性回归方程;(回归系数计算结果保留两位小数)
(2)为了调查A、B两地区人群对该品牌净化器的了解情况,调查机构在A、B两地区的人群中分别进行品牌知晓情况的问卷调查.统计知晓与不知晓的人数,得到如下2×2列联表.
知晓
不知晓
合计
A地区
80
20
100
B地区
40
60
100
合计
120
80
200
试根据表中数据判断A、B两地区的人群对该品牌净化器的知晓情况是否有显著差异.(规定显著水平)
附:关于回归方程,回归系数的计算公式,其中为样本点的中心;的计算公式;
0.05
0.01
0.001
k
3.841
6.635
10.828
【变式3-2】(2026·上海杨浦·二模)一次考试后,数学兴趣小组分析某班级考试成绩.该班级共40人,将得分由高到低平均分为四组,第一组(均分最高的一组)的数据为.
(1)求第一组的得分的均值与中位数;
(2)若从第一组中等可能的选取2名学生,求2人得分都在135分以上的概率;
(3)兴趣小组考察某客观题的得分情况.将前15名学生作为高分组,后25名学生作为非高分组;前15名学生中13人答对该题,后25名学生中16人答对该题.据此,填写表格,并判断是否有95%的把握认为答对该题与进入高分组有关?
附:,,,.
高分组
非高分组
总计
某客观题答对
某客观题答错
总计
【变式3-3】(25-26高三下·上海·月考)中国民间传统文化丰富多彩,涵盖了生活的方方面面,从节庆习俗、民间艺术、传统技艺到宗教信仰和民间文学等.某文化公司在某地开展中国民间传统文化宣传活动,活动期间调查了参加活动的市民对中国民间传统文化的了解程度,前5天调查情况数据如下:
宣传天数
1
2
3
4
5
不了解的人数
108
100
92
80
70
(1)若对中国民间传统文化不了解的人数与宣传天数之间满足线性回归关系,求变量关于变量的回归方程;
(2)从前5天的调查表中随机抽取100份调查表,整理得如下列联表:
性别
对中国民间传统文化了解的程度
合计
了解
不了解
老年
40
10
50
青年
30
20
50
合计
70
30
100
(i)依据显著性水平进行独立性检验,能否认为是否了解中国民间传统文化与年龄有关?
(ii)按分层随机抽样的方式,在上述“了解”的调查表中,随机抽取7份调查表,再从这7份调查表中任意抽取3份,记为抽到的调查表来自青年调查表的份数,求的分布及期望.
附:回归方程中斜率和截距的最小二乘法公式分别为,,
独立性检验常用小概率值和相应的临界值:,
0.05
0.01
0.005
3.841
6.635
7.879
题型4 相互独立事件概率
【例4】(25-26高三下·上海奉贤·月考)湘绣,是中国优秀的民族传统工艺之一,有着两千多年的历史.湘绣的制作工艺繁杂,一幅湘绣作品要经过设计图案和刺绣两大主要环节,且只有设计图案通过后才能进行刺绣,两个环节相互独立.只有同时通过这两个环节才能成为成品.某绣坊准备制作、、三幅不同的湘绣作品,已知、、三幅作品通过设计图案环节相互独立,且通过的概率依次为、、.
(1)求、、三幅中恰有一幅作品通过设计图案环节的概率;
(2)若已知、、三幅中恰有一幅作品通过设计图案环节,求通过的作品为的概率.
【变式4-1】(2026·上海·一模)从,,,,,中任意选取一个实数作为a,构造函数,,记事件A为“所选取的实数a使得函数有两个不等零点”.
(1)写出样本空间与事件A对应的集合,并求事件A发生的概率;
(2)记事件B为“所选取的实数a使得函数在上是严格增函数”,试判断事件A,和事件B是否为相互独立事件并说明理由.
【变式4-2】(25-26高三上·上海·期末)《水浒传》是中国古典四大名著之一,是中国历史上最早用白话文写成的章回小说,由三十六天罡与七十二地煞共同构成一百零八将的主体框架,小明喜欢收集其中的人物卡牌,卡牌分为普通卡和隐藏卡,小明目前收集到的卡牌分布如下表所示:
天罡
地煞
普通卡
隐藏卡
(1)若小明从张卡牌中随机选取一张,记事件为小明取到的卡牌人物属于天罡,事件为小明取到的卡牌为隐藏卡,求和,并判断事件和事件是否独立;
(2)小王和小明进行抽卡游戏,每人一次性从张卡牌中抽取两张,给出以下规则:抽到的两张卡分别是天罡隐藏卡及地煞隐藏卡,得分;抽到的两张卡有且仅有一张隐藏卡,得分;抽到的两张卡分别是天罡普通卡及地煞普通卡,得分;其余情况不得分.设为小王第一次抽取卡牌后获得的分数,写出的分布列,并求出的数学期望.
【变式4-3】(25-26高三上·上海徐汇·月考)2025年11月9日至11月21日,第15届全运会在广东,香港,澳门成功举办,某运动场馆内共有志愿者36名,其中男生12名,女生24名,这些志愿者中会说日语和会说韩语的人数统计如下:
男生志愿者
女生志愿者
会说日语
8
12
会说韩语
其中均为正整数,.
(1)从这36名志愿者中随机抽取两名作为某活动主持人,求:抽取的两名志愿者中至少有一名会说日语的概率;
(2)从这些志愿者中随机抽取一名去接待外宾,用表示事件“抽到的志愿者是男生”,用表示事件“抽到的志愿者会说韩语”;试给出所有符合条件的的值,使得事件与相互独立,并说明理由.
题型5 条件概率与期望、方差
1.计算条件概率的公式:P(B|A)==为事件A发生的条件下事件B发生的概率.
2.全概率公式:设A1,A2,…,An是一组两两互斥的事件,A1∪A2∪…∪An=Ω,且P(Ai)>0,i=1,2,…,n,则对任意的事件B⊆Ω,有P(B)=P(Ai)P(B|Ai).
【例2】(2026·上海黄浦·二模)小明每天上学出发时会选择是否骑共享单车.根据平台统计和他的使用习惯:若出发时不下雨,他选择骑共享单车的概率为0.8;若出发时下雨,他选择骑共享单车的概率为0.4.假设本周小明每天上学出发时下雨的概率均为0.25,且出发地共享单车供应充足.
(1)求本周某天小明上学出发时选择骑共享单车去学校的概率;
(2)已知本周某天小明选择了骑共享单车去学校,求该天小明出发时不下雨的概率;
(3)设小明在本周的前三天中选择骑共享单车去学校的天数为X,且这三天中每天的骑行选择相互独立,求随机变量X的分布,并计算其数学期望和方差.
【变式5-1】(2025·上海黄浦·二模)一盒子中有大小与质地均相同的20个小球,其中白球个,其余为黑球.
(1)当盒中的白球数时,从盒中不放回地随机取两次,每次取一个球,用表示事件“第一次取到白球”,用表示事件“第二次取到白球”,求和,并判断事件与是否相互独立;
(2)某同学要策划一个抽奖活动,参与者从盒中一次性随机取10个球,若其中恰有3个白球,则获奖,否则不获奖,要使参与者获奖的可能性最大、最小,该同学应该分别如何放置白球的数量?
【变式5-2】(24-25高三上·上海·月考)放行准点率是衡量机场运行效率和服务质量的重要指标之一.已知年该机场飞往地,地及其他地区(不包含,两地)航班放行准点率的估计值分别为和,年该机场飞往地,地及其他地区的航班比例分别为,和.
试解决一下问题:
(1)现在从年在该机场起飞的航班中随机抽取一个,求该航班准点放行的概率;
(2)若年某航班在该机场准点放行,判断该航班飞往地,地、其他地区等三种情况中的哪种情况的可能性最大,说明你的理由.
题型6 分布列、期望、方差及决策
离散型随机变量X的分布列为
X
x1
x2
…
xi
…
xn
P
p1
p2
…
pi
…
pn
则:(1)pi≥0,i=1,2,…,n;
(2)p1+p2+…+pn=1;
(3)E(X)=x1p1+x2p2+…+xipi+…+xnpn;
(4)D(X)=[xi-E(X)]2pi=E(X2)-[E(X)]2;
(5)若Y=aX+b,则E(Y)=aE(X)+b,D(Y)=a2D(X).
2.二项分布
一般地,在n重伯努利试验中,设每次试验中事件A发生的概率为p(0<p<1),用X表示事件A发生的次数,则X的分布列为P(X=k)=Cpk(1-p)n-k,k=0,1,2,…,n.
E(X)=np,D(X)=np(1-p).
3.超几何分布
一般地,假设一批产品共有N件,其中有M件次品,从N件产品中随机抽取n件(不放回),用X表示抽取的n件产品中的次品数,则X的分布列为P(X=k)=,k=m,m+1,m+2,…,r.其中n,N,M∈N*,M≤N,n≤N,m=max{0,n-N+M},r=min{n,M},E(X)=n·.
【例6】(2025·上海普陀·二模)某区为推进教育数字化转型,通过聚合区域学校的教育资源,依托AI技术搭建了区域智慧题库系统,形成了“通识过关—综合拓展—创新提升”三层动态原库,且三层题量之比为,设该题库中任意1道题被选到的可能性都相同.
(1)现有4人参加一项比赛,若每人分别独立地从该题库中随机选取一道题作答,求这4人中至少有2人的选题来自层的概率;
(2)现采用分层随机抽样的方法,使用智能组卷系统从该题库中选取12道题生成试卷,若某老师要从生成的这份12道题的试卷中随机选取3道题做进一步改编,记该老师选到层题的题数为,求的分布与期望.
【变式6-1】某公司生产的糖果每包标识“净含量500g”,但公司承认实际的净含量存在误差. 已知每包糖果的实际净含量(单位:g)服从正态分布.
(1)随机抽取一包该公司生产的糖果,求其净含量误差超过5g的概率(精确到);
(2)随机抽取3包该公司生产的糖果,记其中净含量小于497.5g的包数为. 求的分布和期望(精确到).
参考数据:,,,其中为标准正态分布函数.
【变式6-2】(2025·上海青浦·三模)口袋里装有大小与质地相同的4个红球和8个白球,甲、乙两人从袋中摸球,每次摸1个球.
(1)若甲、乙两人无放回地摸球,由甲先摸1个球,乙再摸1个球,求甲摸到白球的条件下,乙摸到红球的概率;
(2)制定规则如下:若一方摸出1个红球,则此人继续下一次摸球,若一方摸出1个白球,则由对方接替下一次摸球,由甲进行第一次摸球.
①若甲、乙两人无放回地摸球,求第三次仍由甲摸球的概率;
②若甲、乙两人每次摸球后都放回地摸球,求在前两次摸球中,甲摸得的红球次数的分布及期望.
【变式6-3】(2025·上海浦东新·三模)申辉中学机器人兴趣小组,进行某款机器人研发学习活动.该机器人被设计从数轴上的原点出发,机器人每一步只能选择向数轴正方向或向负方向行走1个单位.设机器人第步选择向正方向行走的概率为.设行走步后机器人所在位置对应的数为随机变量.
(1)兴趣小组成员小浦对机器人行走的步数和机器人所在位置进行了观察记录,记录数据如下:
n
1
2
3
4
5
1
2
1
2
3
请求出变量和之间的线性相关系数:
(2)若,求;
(3)已知,在的条件下,求的概率.
1.(2025·上海奉贤·一模)在二项式的展开式中,的系数是______.(用数字表示答案)
2.(2026·上海普陀·二模)设,若的展开式中的常数项是,则该展开式中所有项的系数和为______.(结果用数值表达)
3.(2025·上海普陀·一模)的展开式中含项的系数是___________.
4.(2026·上海奉贤·二模)从6名男生和4名女生中选出3人参加人工智能技能培训.设事件至少抽到一名女生,事件恰好抽到一名男生,则________.
5.(2026·上海嘉定·二模)已知正四面体上的四个面上分别写有1、2、3、4,游戏中甲、乙轮流抛掷该四面体,谁抛出底面数字等于4则获胜且游戏结束.甲先开始,则甲获胜的概率为___________.
6.(2026·上海徐汇·二模)已知实数满足,则的方差的最大值为__________.
7.(2026·上海普陀·二模)某大型管线网的局部呈网格结构,如图建立平面直角坐标系,一小型机器人沿管线移动执行巡检任务,在某次巡检的路径中经过了点:、、、、、、,若该机器人经过的点的纵坐标关于横坐标的一元线性回归方程是,则的值为______.
8.(2025·上海普陀·一模)设,同时抛掷两枚质地均匀的骰子一次,事件表示“第一枚骰子向上的点数为奇数”,事件表示“两枚骰子向上的点数之和为”,若事件与事件相互独立,则的一个可取值为___________.
9.已知二项式的展开式中所有项的系数和为32,若,且,则等于( )
A. B. C.2 D.3
10.(25-26高二上·湖北·月考)将一颗质地均匀的正方体骰子(六个面的点数分别为1,2,3,4,5,6),先后抛掷两次,将得到的点数分别记为,若向量,则与的夹角为钝角的概率是( )
A. B. C. D.
11.(2025·上海崇明·三模)某学校数学学习兴趣小组利用信息技术手段探究两个数值变量之间的线性关系,随机抽取8个样本点,由于操作过程的疏忽,在用最小二乘法求经验回归方程时只输入了前6组数据,得到的线性回归方程为,其样本中心为.后来检查发现后,输入8组数据得到的新的线性回归方程为,新的样本中心为,已知,则以下结论中正确的个数是( )
①新的样本中心仍为;
②新的样本中心为;
③两个数值变量具有正相关关系;
④.
A.0 B.1 C.2 D.3
12.(2026·上海松江·模拟预测)质监部门从某超市销售的甲、乙两种食用油中各随机抽取100桶检测某项质量指标,由检测结果得到如下的频率分布直方图:
(1)写出频率分布直方图(甲)中的值;记甲、乙两种食用油100桶样本的质量指标的方差分别为,试比较与的大小(只要求写出结果);
(2)在甲、乙两种食用油中各随机抽取1桶,用频率估计概率,求恰有1桶的质量指标大于10且小于40的概率;
(3)由频率分布直方图可以认为,乙种食用油的质量指标值Z服从正态分布.其中近似为样本平均数近似为样本方差,现从乙种食用油中随机抽取10桶,设X表示质量指标值位于的桶数,求X的数学期望.(结果保留两位小数)
注:①同一组数据用该区间的中点值作代表;②若,则.
13.(2026·上海金山·二模)绝对零度()是一个只能逼近而不能达到的最低温度,那么这个数据是如何测得的?吕同学通过查询资料,知道:①气体温度和气体压强存在线性关系;②当气体压强为0()时,气体温度达到绝对零度.以下是吕同学在一次模拟实验时,测得某种气体温度和气体压强的相关数据:
数据
1
2
3
4
5
6
温度()
4.07
16.69
29.42
45.67
57.06
73.05
压强()
103.095
107.734
112.461
118.469
122.706
128.758
(1)求该模拟实验中,该气体温度的平均值和方差;(精确到0.01)
(2)若该次实验下气体压强关于气体温度的回归方程为,预估该次实验下绝对零度的数值;(精确到0.01)
(3)为了验证实验的普适性,吕同学利用不同气体预估绝对零度,得到如下的一组数据.若任取其中的2个数据,求该两个数据与绝对零度()的误差均小于1的概率.
绝对零度()
275.13
274.56
274.28
273.57
272.45
271.67
14.(2026·上海崇明·二模)2025年11月,教育部等五部门联合印发《关于实施学生体质强健计划的意见》,明确要求“中小学生每天综合体育活动时间不少于2小时”.某学校为了解政策落实情况及其对学生视力的影响,随机抽取了100名学生进行每周累计体育活动时长的调查,得到如下频率分布表:
每周活动总时长(单位:时)
频率
0.15
0.25
0.35
0.15
0.1
同时,对这100名学生的视力进行了检查,将视力达到5.0及以上定为“视力良好”,低于5.0定为“视力一般”,得到如下2×2列联表(部分数据缺失):
视力良好
视力一般
合计
活动时间达标(不少于14小时)
40
活动时间未达标(低于14小时)
30
合计
100
(1)从活动时长在和的学生中,按比例分层随机抽样抽取5人进行座谈.若从这5人中随机抽取2人,设为抽取的2人中活动时长在的人数,求的分布列和数学期望;
(2)依据的独立性检验,判断是否有95%的把握认为“视力情况”与“体育活动时长是否达标”有关.
参考公式及数据:
①,其中.
②,,,.
15.(2025·上海青浦·模拟预测)某工厂生产某款电池,在满电状态下能够持续放电时间不低于小时的为合格品,工程师选择某台生产电池的机器进行参数调试,在调试前后,分别在其产品中随机抽取样本数据进行统计,制作了如下的列联表:
产品
合格
不合格
合计
调试前
45
15
60
调试后
35
5
40
合计
80
20
100
(1)根据表中数据,依据显著性水平的独立性检验,能否认为参数调试与产品质量有关联;
(2)现从调试前的样本中按合格和不合格,用分层随机抽样法抽取8件产品重新做参数调试,再从这8件产品中随机抽取3件做对比分析.记抽取的3件中合格的件数为X,求 X的分布列和期望;
(3)用样本分布的频率估计总体分布的概率,若现在随机抽取调试后的产品1000件,记其中合格的件数为Y, 求使事件“”的概率最大时k的取值.参考公式及数据: 其中.
0.05
0.025
0.01
0.005
0.001
3.841
5.024
6.635
7.879
10.828
16.(2026·上海·二模)班主任小明查阅了某大学发表的一项本市高三学生手机使用情况的研究报告.报告指出,高三学生每周手机使用时长(单位:小时)总体上服从正态分布.
(1)小明老师将自己所带班级(共50名学生)视为从本市高三学生总体中随机抽取的一个样本,能以此正态分布模型估算出全班每周平均手机使用时长超过16小时的人数,在此估算基础上若在全班任选3位同学,则至少有2位同学的每周手机使用时长超过16小时的概率是多少?(结果用最简分数表示)
参考数据:若,则.
(2)小明老师发现小虹同学每周手机使用时长超过16小时,对其进行疏导劝解,并跟进统计出之后5周小虹每周手机使用时长与该周数学练习得分(每周练习的难度相同且满分均为150分),制成表1.以这5组数据建立回归方程.请求出实数的值
表1
第1周
第2周
第3周
第4周
第5周
手机使用时长
20
18
22
16
14
练习得分
80
88
73
92
m
(3)受到鼓励的小虹制定了寒假复习计划表递交给小明老师,严格控制手机使用时长.小明老师统计发现该计划表中若第n天能复习时长超过5小时(记为“高效复习”),则第天也能“高效复习”的概率为;若第天不能“高效复习”,则第天还能“高效复习”的概率为.设(,为正整数)表示第天能“高效复习”的概率,,若表示复习计划表第天有效.求证:数列是等比数列,并说明小虹的该复习计划表是否在寒假每一天均有效.
17.(2026·上海徐汇·二模)为落实《全民健身条例》,某区体育局对本区居民的健身场所选择偏好进行调研.数据显示,居民主要选择商业健身场馆(如健身房、体育中心)和社区公共运动场(如小区健身点、街心公园)两类场所.为了解年龄因素是否影响健身场所的选择,研究人员将成年居民分为青壮年组(岁且岁)和中老年组(岁),从该区随机抽取170名成年居民进行调查,得到如下不完整的列联表:
青壮年
中老年
合计
商业健身场馆
60
社区公共运动场
50
合计
80
170
(1)请补充列联表,并根据表中数据判断能否有的把握认为年龄与居民健身场所的选择有关;
(2)用分层抽样的方式从选择社区公共运动场的居民中抽取14个人,再从14个人中随机抽取7个人,用随机变量表示这7个人中中老年与青壮年人数之差的绝对值,求的分布和数学期望.
参考公式及数据:,其中.
0.1
0.05
0.025
0.01
0.005
0.001
2.706
3.841
5.024
6.635
7.879
10.828
18.(24-25高二下·上海·期末)某中学选派12名学生参加上海市高中生志愿者的培训活动,他们参加培训的次数统计如下表所示:
培训次数
1
2
3
参加人数
2
4
6
(1)从这12名学生中任选3名,求这3名学生中至少有2名学生参加培训次数恰好相等的概率(结果用最简分数表示);
(2)从这12名学生中任选2名,用表示这2人参加培训次数之差的绝对值,求随机变量的期望与方差(结果用最简分数表示).
19.(24-25高二下·上海松江·期末)为丰富学生的业余生活, 学校开展了一系列文体活动, 其中有一项是 3 对 3 篮球对抗赛. 现有甲、乙两队进行比赛,假设每局比赛结果相互独立且无平局,每局比赛甲队获胜的概率为 ,乙队获胜的概率为 .
(1)若采用三局两胜制(即先胜两局者赢得比赛,同时比赛结束)进行比赛,求甲队获胜的概率;
(2)若比赛有三局两胜制(即先胜两局者赢得比赛,同时比赛结束)和五局三胜制(即先胜三局者赢得比赛, 同时比赛结束)两种选择, 从概率角度考虑, 甲队如何选择对自己更有利? 请说明理由.
20.(2025·上海黄浦·三模)下表是某景点在某APP平台10天预定票销售情况:
日期t
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
销售量y(万张)
1.93
1.95
1.97
1.98
2.01
2.02
2.02
2.05
2.07
0.50
(1)由于系统故障,该APP平台在第10天时的销售量数据异常,现剔除第10天数据,求y关于t的线性回归方程,并用回归方程修正第十天的销售数据;(回归系数与销售数据都精确到0.0001)
(2)为招揽游客,现推出团体票,每份团体票包含四张门票,其中X张盖有纪念章(可兑换纪念品),X的分布如下:.求X的期望与方差;
(3)在(2)的条件下,小明购买了一份团体票,从中随机抽取2张,恰有1张有纪念章,求此情况发生的概率.
附:对于一组数据、、…、,其回归方程为,其中回归系数,.
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