内容正文:
二项分布3种高频考点专项训练
二项分布3种高频考点专项训练
考点目录
利用二项分布求分布列、数学期望与方差
建立二项分布模型解决实际问题
服从二项分布的随机变量概率最值问题
考点一 利用二项分布求分布列、数学期望与方差
例1.(25-26高二下·重庆渝北·期中)在某次抽奖活动中,一个口袋里装有3个白球和2个黑球,所有球除颜色外无任何不同,每次从中摸出2个球,观察颜色后放回,若为同色,则中奖.则摸球三次仅中奖一次的概率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】依题意,摸球一次中奖的概率为,
则摸球三次仅中奖一次的概率为.
例2.(25-26高二下·北京西城·期中)重复进行10次某试验,每次试验的成功率都为p(),则其中前4次都未成功后6次都成功的概率为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由题意,前4次都未成功后6次都成功的概率为.
例3.(25-26高二下·江苏南京·期中)已知随机变量,若,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由题意可得,,
所以,
所以.
例4.(25-26高二下·浙江·期中)设随机变量,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先由二项分布的概率公式可得,再由二项分布的方差公式可得.
【详解】因为随机变量,根据二项分布的性质:,
,且,解得.
又因为,由二项分布的方差公式:.
例5.(25-26高二下·上海·期中)已知随机变量服从二项分布,则的期望________.
【答案】3
【详解】已知随机变量服从二项分布,
,
.
例6.(25-26高二下·上海·期中)一项活动共有4名代表参加,每名代表是否被抽到发言相互独立,且概率均为0.25,记为代表中被抽到发言的人数,则_________.
【答案】1
【详解】由题意服从二项分布,
则.
变式1.(24-25高三下·黑龙江·月考)已知随机变量,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用二项分布的概率公式即可.
【详解】
故选:D.
变式2.(24-25高二下·北京·月考)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,则由此估计甲获得冠军的概率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】按照以下两种情形,利用独立事件同时发生用乘法,结合二项分布概率公式进行计算即可.
【详解】甲获得冠军分以下二类:
第一类:甲获胜的概率为:;
第二类:甲获胜的概率为:;
所以甲获胜的概率为,
故选:D.
变式3.(25-26高二下·北京丰台·期中)若随机变量,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由二项分布方差计算公式和方差运算性质即可求解.
【详解】由题意可得,
则.
变式4.(25-26高二下·辽宁大连·月考)已知随机变量,且,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据正态分布特性求出的值,再根据二项分布的方差公式求出,最后代入题中所给等式求解即可.
【详解】因为随机变量,正态分布关于均值对称,
所以,又,则,
而,因为,
所以,解得.
变式5.(25-26高二下·北京·期中)若离散型随机变量,则______,______.
【答案】 2 4
【详解】二项分布,期望,方差.
这里,.
,.
由方差性质, .
变式6.(25-26高二下·云南·期中)如图,用个元件组成一个电路系统,每个单元由2个元件组成,当且仅当从到的电路为通路的状态时,系统正常工作.已知每个元件正常工作的概率为,在电路系统正常工作的条件下,记此时系统中损坏的元件个数为,则______.
【答案】
【详解】每个单元由2个元件组成,各单元之间相互独立,
设事件:某单元正常工作,:某单元中有损坏元件,
则,,
由条件概率公式得,
所以,.
考点二 建立二项分布模型解决实际问题
例1.(24-25高二下·山东·期中)某篮球爱好者每次投3分篮投中的概率为0.8,他连续投3次,得分为6分的概率是( )
A.0.64 B.0.512 C.0.384 D.0.128
【答案】C
【分析】利用二项分布的概率公式即可得到答案.
【详解】篮球爱好者投3分篮3次得6分,则其投中2次,
概率为.
故选:C.
例2.(2026·广东惠州·模拟预测)已知小明射箭命中靶心的概率为,且每次射击互不影响,则小明在射击4次后,恰好命中两次的概率是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用二项分布的概率即可得解.
【详解】由已知命中的概率为,不命中的概率为,射击4次,命中两次,
故概率.
故选:D.
例3.(25-26高二下·重庆·月考)如图,一个质点在随机外力的作用下,从原点O出发,每次等可能地向左或向右移动一个单位长度,共移动8次,则质点经过最终到达2的位置的概率为________.
【答案】
【分析】根据实际的问题情景,结合二项分布计算出所求的概率.
【详解】质点从原点0出发,经过最终到达2的位置,需移动8次,其中必然有3次向左,
分为两类:第一类,当质点第2次移动到达的位置时,质点先向左移动了2次,在后续的6次移动中,只要向左移动1次即可,
则所求的概率为;
第二类,当前3次移动未到达,且第4次移动到达时,质点前4次的移动顺序为,,后续的4次移动中全部向右移动即可,
则所求的概率为.
故所求的概率为.
故答案为:
例4.(25-26高二下·河南郑州·月考)如图是一块高尔顿板示意图:在一块木板上钉着若干排互相平行但相互错开的圆柱形小木钉,小木钉之间留有适当的空隙作为通道,前面挡有一块玻璃,将小球从顶端放入,小球在下落过程中,每次碰到小木钉后都等可能地向左或向右落下,最后落入底部的格子中,格子从左到右分别编号为1,2,3,……,6,用X表示小球落入格子的号码,则下面结论中正确的序号是__________.
①;②;
③;④.
【答案】②③④
【分析】先记,根据已知条件可得;再根据对称性和二项分布的概率公式可得出X的所有可能取值的概率;最后利用随机变量的均值公式即可求解.
【详解】由题意可知:X的所有可能取值为:1,2,3,4,5, 6;小球在下落过程中共碰撞五次;小球最后落入格子的号码等于小球发生碰撞后向右落下的次数加1.
用表示事件“碰撞后向右落下”,Y表示小球发生碰撞后向右落下的次数.
则,,
由对称性可知:;
;
;
则.
故答案为:②③④
例5.(25-26高三下·河北邯郸·月考)已知A、B、C三名同学在体育课上进行投篮比赛,每人进行两次投篮,三名同学第一次投篮命中的概率均为,在第一次投篮命中的条件下第二次投篮命中的概率依次为,,,三名同学投篮互不影响.
(1)求三名同学至少有两名同学在第一轮投中的概率;
(2)设三名同学中两次都投进的人数为随机变量X,求X的分布列;
(3)若三名同学完成投篮后,恰有一名同学投进两次,求该同学是A的概率.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)第一轮命中概率相同且独立,用二项分布(两人命中加三人命中)即可;
(2)先由条件概率算出每人两次全中的概率,三名同学投篮互不影响,按独立事件乘法求各概率即可;
(3)条件概率,分子为“只有两次全中”的概率,分母为“恰有一人两次全中”的总概率,两者相除即可.
【详解】(1)设三名同学第一次投篮命中分别为事件,,,设至少两人命中为事件.
则,未命中的概率为,利用二项分布计算,
(2)两次都投进的概率为,两次都投进的概率为,两次都投进的概率为.
可取0,1,2,3,因为三名同学投篮互不影响,所以,
,
,
,
.
所以X的分布列为
(3)由第2问可知恰有一人两次都命中的概率为,其中恰有两次都命中的概率为,所以三名同学完成投篮后,恰有一名同学投进两次,该同学是的概率为.
变式1.(25-26高三下·北京·开学考试)电灯泡使用时数在1000小时以上的概率为0.8,则3个灯泡在使用1000小时内恰好坏了一个的概率为( )
A.0.384 B. C.0.128 D.0.104
【答案】A
【分析】分析知这是二项分布,3重伯努利试验.
【详解】电灯泡使用时数在1000小时以上的概率为0.8,1个灯泡在使用1000小时内坏了的概率为,则3个灯泡在使用1000小时内恰好坏了一个的概率为
.
故选:A
变式2.(25-26高二下·山东青岛·期中)数轴上一个质点在随机外力的作用下,从原点0出发,每隔1秒向左或向右移动一个单位,已知向右移动的概率为,向左移动的概率为,共移动6次,则质点位于2的位置的概率是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】设向左移动次数为,分析出其服从二项分布,再计算即可.
【详解】此实验满足6重伯努利实验,设向左移动次数为,则,
根据从0移动到2,且移动6次,则需向右移动4次,向左移动2次,
则,
故选:C.
变式3.(25-26高三下·重庆·月考)已知某果园中猕猴桃单果的质量(单位:)服从正态分布,若从该果园中随机挑选4个猕猴桃,则恰有2个单果的质量均不低于的概率为_________.
【答案】
【分析】服从正态分布可得,由二项分布公式可求恰有2个单果的质量均不低于的概率.
【详解】由题可知,若从该果园中随机挑选4个猕猴桃,
则恰有2个单果的质量均不低于的概率为.
故答案为:.
变式4.(25-26高二下·江苏扬州·期中)如图,一个质点在随机外力的作用下,从原点出发.每隔1s等可能地向左或向右移动一个单位,共移动6次,则质点回到原点的位置的概率为________,质点位置与点3的距离不大于1的概率为________.
【答案】
【分析】表示向右移动的次数,则,再根据二项分布即可得到质点回到原点的概率,设表示质点位置与点3的距离,得到,再计算概率即可.
【详解】设表示向右移动的次数,则.
若质点运动6次回到原点,则向左,右各移动3次,
所以质点回到原点的概率.
设表示质点位置与点3的距离,则表示质点向左移动的次数,
则,即,
所以.
故答案为:;.
变式5.(2026·江西吉安·一模)某校社团举行“网络安全”知识竞赛,规则如下:每位选手需要独立完成3道题目,答对一题得2分,答错一题得分,3道题目累加得分多者获胜,甲、乙两位同学报名参加比赛,两人分别独立答题,互不影响,若甲、乙正确回答每道题的概率分别为、.
(1)求比赛结束后甲得3分的概率;
(2)已知在甲获胜的前提下,乙恰好得3分的概率为,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)首先确定甲得3分的事件为答对2题,答错1题,根据二项分布概率公式求解;
(2)首先分别求甲和乙得分的分布列,再求甲获胜的概率,最后代入条件概率公式,求解概率.
【详解】(1)设“比赛结束后甲得3分”为事件,
则;
(2)记“比赛结束后甲获胜”为事件,记“比赛结束时乙恰好得3分”为事件,
设甲的得分为,则,
,,
设乙的得分为,的可能取值为,,,,则
,,
,,
又,
所以,
解得
考点三 服从二项分布的随机变量概率最值问题
例1.(2025·江苏苏州·模拟预测)如图是一块高尔顿板的示意图,在一块木板上钉着若干排相互平行但相互错开的圆柱形小木钉,小木钉之间留有适当的空隙作为通道,前面挡有一块玻璃.将小球从顶端放入,小球下落的过程中,每次碰到小木钉后都等可能地向左或向右落下,最后落入底部的格子中.记格子从左到右的编号分别为,用表示小球最后落入格子的号码,若,则( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】B
【分析】由题意,服从二项分布,,代入公式可得结果.
【详解】每下落一层向左或向右落下等可能,概率均为,
每一层均要乘以,共做10次选择,
故服从二项分布,,
又,
令最大,
则,
即,
解得,又因为,所以,
所以,
,且.
故选:B.
例2.(25-26高二下·山东济宁·期中)某学校组织“校园文化”知识竞赛,竞赛分为初赛和复赛两个阶段,每位参加比赛的同学,初赛必须回答3个问题,每题答对得1分,答错得0分,且初赛总得分不低于2分方可晋级复赛;复赛分为3轮,每轮设置2个问题,每题答对得2分,答错得0分,晋级复赛的选手需完成全部复赛问题,复赛3轮得分累加为复赛总得分.
已知小张同学在初赛中每题答对的概率均为;复赛每轮中,第1题答对的概率为,第2题答对的概率为0.3,且所有问题之间的回答结果互不影响.
(1)求小张同学成功晋级复赛的概率;
(2)已知小张同学已晋级复赛.
(i)若,求小张同学复赛总得分为10分的概率;
(ii)设小张同学在复赛3轮中,恰有2轮每轮得分不低于2分的概率为,求的最大值.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)
【分析】(1)设小张同学在初赛的得分为,则,结合二项分布运算求解即可;
(2)设在复赛中每轮得分为,并求对应的概率.(i)分析可知2轮4分,1轮2分,进而求概率;(ii)可得,,利用导数求最值即可.
【详解】(1)设小张同学在初赛的得分为,则,
所以小张同学成功晋级复赛的概率.
(2)设在复赛中每轮得分为,则有:
;
;
,
(i)若,则,,,
因为小张同学复赛总得分为10分,则2轮4分,1轮2分,
所以小张同学复赛总得分为10分的概率;
(ii)由题意可知:,,
则,
令,解得;令,解得;
则在内单调递增,在内单调递减,
所以取到最大值.
例3.(24-25高二下·广东深圳·期中)如图,在研究某种粒子的实验装置中,粒子从A室出发,到达室. 粒子从A室经过号门进入B室后,等可能的变为上旋或下旋状态;粒子从B室经过号门进入室后,粒子的旋转状态发生改变的概率为.粒子间的旋转状态相互独立.现有两个粒子从A室出发.
(1)已知两个粒子通过1号门进入B室后,恰有1个上旋状态和1个下旋状态.求这两个粒子通过2号门进入C室后,仍然恰有1个上旋状态和1个下旋状态的概率;
(2)若两个粒子进入C室后,每个粒子再经过2号门返回B室的概率为,各粒子返回B室相互独立,求返回B室的粒子个数X的分布列、期望与方差;
(3)若实验装置出现故障,两个粒子进入C室后裂变成10个粒子,裂变后的每个粒子再经过号门返回B室的概率变为,各粒子返回B室相互独立.记有r个粒子返回B室的概率为,则r为何值时,取最大值.
【答案】(1);
(2)
0
1
2
,;
(3).
【分析】(1)利用互斥事件及相互独立事件的概率公式列式计算.
(2)求出的可能值,利用二项分布求出分布列,进而求出期望、方差.
(3)利用二项分布概率最大问题列出不等式组求解.
【详解】(1)设事件 “两个粒子通过2号门后仍然恰有1个上旋状态1个下旋状态”.
事件发生即通过2号门时,两个粒子都不改变或都改变旋转状态,
所以所求概率.
(2)粒子个数的可能值为:,,
,
所以的分布列为:
0
1
2
数学期望;
方差.
(3)的可能取值为,,
个粒子返回室的概率为,
则,
即,
整理得,解得,而,因此,
所以,当时,取最大值.
变式1.(25-26高二下·宁夏·期中)如图,一个质点在外力的作用下,从原点0出发,每隔1s向左或向右移动一个单位,且向右移动的概率为.若该质点共移动60次,则它位于数字___________处的可能性最大.
【答案】20
【分析】根据题意,设质点向右移动的次数为,可知服从二项分布,然后求得取最大值时的值,即可得到结果.
【详解】设质点向右移动的次数为,则服从二项分布,即,
则质点最终的位置等于向右移动的次数减去向左移动的次数,
即,
由二项分布的概率公式可得,
设最大,则,
由可得,
即,
化简可得,解得,
由可得,
即,
化简可得,解得,
即,且,则时,最大,
则质点最终的位置为.
变式2.(2026·广东揭阳·二模)某商城为了回馈广大顾客,设计了一个抽奖活动,在抽奖箱中放8个大小相同的小球,其中4个为红色,4个为白色.抽奖方式为:每名顾客进行两次抽奖,每次抽奖从抽奖箱中一次性摸出两个小球,规定第一次抽奖后不将球放回抽奖箱,直接进行第二次抽奖,如果每次抽奖摸出的两个小球颜色相同即为中奖,两个小球颜色不同即为不中奖.
(1)求中奖次数X的分布列和数学期望;
(2)求第二次中奖的概率;
(3)已知有位顾客进行抽奖,则其中中奖2次的人数为多少的概率最大?
【答案】(1)的分布列为
0
1
2
.
(2)
(3)中奖2次的人数为时的概率最大.
【分析】(1)根据题意分析随机变量的可能取值,求出各个值对应的概率可得分布列及期望;
(2)根据(1)的计算数据可求第二次中奖的概率;
(3)设位顾客中中奖2次的人数为,则,故可不等式组的整数解确定中奖2次的人数为何值时对应的概率最大.
【详解】(1)若第一次抽奖后不将球放回抽奖箱,直接进行第二次抽奖,
则中奖次数的可能取值为,
则,
,
,
则的分布列为
0
1
2
所以的期望为.
(2)设为“第二次中奖”,
则.
(3)设位顾客中中奖2次的人数为,由(1)的分布列可得,
故,其中,
令,
所以,
化简得,故,
故中奖2次的人数为的概率最大.
变式3.(25-26高三下·重庆沙坪坝·月考)某校兴趣小组为研究本校不同性别的学生对 “春节联欢晚会” 的喜爱情况,特进行了一次抽样调查,分别抽取男生和女生各100名作为样本,设事件 “喜欢春节联欢晚会”, “学生为女生”,据统计有:.
(1)现从这100名女生中,按喜欢春节联欢晚会与不喜欢春节联欢晚会的比例,选出10人,再从这10人中随机选出2人,设选出的2人中喜欢春节联欢晚会的学生人数为. 求的概率分布列和期望;
(2)将样本的频率视为概率. 现从全校的学生中随机抽取名学生,设其中喜欢春节联欢晚会的学生人数为,且当时,取得最大值,求从全校学生中抽取的学生可能的人数.
【答案】(1)
0
1
2
(2)或40或41
【分析】(1)由题意易得的所有可能取值为,算出对应的概率可得分布列,进一步得数学期望;
(2)先得到从全校的学生中随机抽取1名学生,他喜欢春节联欢晚会的概率为,再由二项分布概率最大可列不等式求解.
【详解】(1)由,所以10个女生中喜欢春节联欢晚会和不喜欢春节联欢晚会的人数分别为6人和4人,
故的取值为,
则,
的分布列为:
0
1
2
故的期望为.
(2)(i)由已知 ,女生有 100 人,
所以喜欢春节联欢晚会的女生人数为 60 人,
又因为,所以喜欢春节联欢晚会的人数为 90 人,
由于样本的频率视为概率,所以从全校的学生中随机抽取1名学生,
他喜欢春节联欢晚会的概率为,
则随机变量,
令 , 解得,
因为,所以或40或41.
2
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考点目录
利用二项分布求分布列、数学期望与方差
建立二项分布模型解决实际问题
服从二项分布的随机变量概率最值问题
考点一 利用二项分布求分布列、数学期望与方差
例1.(25-26高二下·重庆渝北·期中)在某次抽奖活动中,一个口袋里装有3个白球和2个黑球,所有球除颜色外无任何不同,每次从中摸出2个球,观察颜色后放回,若为同色,则中奖.则摸球三次仅中奖一次的概率为( )
A. B. C. D.
例2.(25-26高二下·北京西城·期中)重复进行10次某试验,每次试验的成功率都为p(),则其中前4次都未成功后6次都成功的概率为( )
A. B.
C. D.
例3.(25-26高二下·江苏南京·期中)已知随机变量,若,,则( )
A. B. C. D.
例4.(25-26高二下·浙江·期中)设随机变量,若,则( )
A. B. C. D.
例5.(25-26高二下·上海·期中)已知随机变量服从二项分布,则的期望________.
例6.(25-26高二下·上海·期中)一项活动共有4名代表参加,每名代表是否被抽到发言相互独立,且概率均为0.25,记为代表中被抽到发言的人数,则_________.
变式1.(24-25高三下·黑龙江·月考)已知随机变量,则( )
A. B. C. D.
变式2.(24-25高二下·北京·月考)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,则由此估计甲获得冠军的概率为( )
A. B. C. D.
变式3.(25-26高二下·北京丰台·期中)若随机变量,则( )
A. B. C. D.
变式4.(25-26高二下·辽宁大连·月考)已知随机变量,且,且,则( )
A. B. C. D.
变式5.(25-26高二下·北京·期中)若离散型随机变量,则______,______.
变式6.(25-26高二下·云南·期中)如图,用个元件组成一个电路系统,每个单元由2个元件组成,当且仅当从到的电路为通路的状态时,系统正常工作.已知每个元件正常工作的概率为,在电路系统正常工作的条件下,记此时系统中损坏的元件个数为,则______.
考点二 建立二项分布模型解决实际问题
例1.(24-25高二下·山东·期中)某篮球爱好者每次投3分篮投中的概率为0.8,他连续投3次,得分为6分的概率是( )
A.0.64 B.0.512 C.0.384 D.0.128
例2.(2026·广东惠州·模拟预测)已知小明射箭命中靶心的概率为,且每次射击互不影响,则小明在射击4次后,恰好命中两次的概率是( )
A. B. C. D.
例3.(25-26高二下·重庆·月考)如图,一个质点在随机外力的作用下,从原点O出发,每次等可能地向左或向右移动一个单位长度,共移动8次,则质点经过最终到达2的位置的概率为________.
例4.(25-26高二下·河南郑州·月考)如图是一块高尔顿板示意图:在一块木板上钉着若干排互相平行但相互错开的圆柱形小木钉,小木钉之间留有适当的空隙作为通道,前面挡有一块玻璃,将小球从顶端放入,小球在下落过程中,每次碰到小木钉后都等可能地向左或向右落下,最后落入底部的格子中,格子从左到右分别编号为1,2,3,……,6,用X表示小球落入格子的号码,则下面结论中正确的序号是__________.
①;②;
③;④.
例5.(25-26高三下·河北邯郸·月考)已知A、B、C三名同学在体育课上进行投篮比赛,每人进行两次投篮,三名同学第一次投篮命中的概率均为,在第一次投篮命中的条件下第二次投篮命中的概率依次为,,,三名同学投篮互不影响.
(1)求三名同学至少有两名同学在第一轮投中的概率;
(2)设三名同学中两次都投进的人数为随机变量X,求X的分布列;
(3)若三名同学完成投篮后,恰有一名同学投进两次,求该同学是A的概率.
变式1.(25-26高三下·北京·开学考试)电灯泡使用时数在1000小时以上的概率为0.8,则3个灯泡在使用1000小时内恰好坏了一个的概率为( )
A.0.384 B. C.0.128 D.0.104
变式2.(25-26高二下·山东青岛·期中)数轴上一个质点在随机外力的作用下,从原点0出发,每隔1秒向左或向右移动一个单位,已知向右移动的概率为,向左移动的概率为,共移动6次,则质点位于2的位置的概率是( )
A. B.
C. D.
变式3.(25-26高三下·重庆·月考)已知某果园中猕猴桃单果的质量(单位:)服从正态分布,若从该果园中随机挑选4个猕猴桃,则恰有2个单果的质量均不低于的概率为_________.
变式4.(25-26高二下·江苏扬州·期中)如图,一个质点在随机外力的作用下,从原点出发.每隔1s等可能地向左或向右移动一个单位,共移动6次,则质点回到原点的位置的概率为________,质点位置与点3的距离不大于1的概率为________.
变式5.(2026·江西吉安·一模)某校社团举行“网络安全”知识竞赛,规则如下:每位选手需要独立完成3道题目,答对一题得2分,答错一题得分,3道题目累加得分多者获胜,甲、乙两位同学报名参加比赛,两人分别独立答题,互不影响,若甲、乙正确回答每道题的概率分别为、.
(1)求比赛结束后甲得3分的概率;
(2)已知在甲获胜的前提下,乙恰好得3分的概率为,求的值.
考点三 服从二项分布的随机变量概率最值问题
例1.(2025·江苏苏州·模拟预测)如图是一块高尔顿板的示意图,在一块木板上钉着若干排相互平行但相互错开的圆柱形小木钉,小木钉之间留有适当的空隙作为通道,前面挡有一块玻璃.将小球从顶端放入,小球下落的过程中,每次碰到小木钉后都等可能地向左或向右落下,最后落入底部的格子中.记格子从左到右的编号分别为,用表示小球最后落入格子的号码,若,则( )
A.4 B.5 C.6 D.7
例2.(25-26高二下·山东济宁·期中)某学校组织“校园文化”知识竞赛,竞赛分为初赛和复赛两个阶段,每位参加比赛的同学,初赛必须回答3个问题,每题答对得1分,答错得0分,且初赛总得分不低于2分方可晋级复赛;复赛分为3轮,每轮设置2个问题,每题答对得2分,答错得0分,晋级复赛的选手需完成全部复赛问题,复赛3轮得分累加为复赛总得分.
已知小张同学在初赛中每题答对的概率均为;复赛每轮中,第1题答对的概率为,第2题答对的概率为0.3,且所有问题之间的回答结果互不影响.
(1)求小张同学成功晋级复赛的概率;
(2)已知小张同学已晋级复赛.
(i)若,求小张同学复赛总得分为10分的概率;
(ii)设小张同学在复赛3轮中,恰有2轮每轮得分不低于2分的概率为,求的最大值.
例3.(24-25高二下·广东深圳·期中)如图,在研究某种粒子的实验装置中,粒子从A室出发,到达室. 粒子从A室经过号门进入B室后,等可能的变为上旋或下旋状态;粒子从B室经过号门进入室后,粒子的旋转状态发生改变的概率为.粒子间的旋转状态相互独立.现有两个粒子从A室出发.
(1)已知两个粒子通过1号门进入B室后,恰有1个上旋状态和1个下旋状态.求这两个粒子通过2号门进入C室后,仍然恰有1个上旋状态和1个下旋状态的概率;
(2)若两个粒子进入C室后,每个粒子再经过2号门返回B室的概率为,各粒子返回B室相互独立,求返回B室的粒子个数X的分布列、期望与方差;
(3)若实验装置出现故障,两个粒子进入C室后裂变成10个粒子,裂变后的每个粒子再经过号门返回B室的概率变为,各粒子返回B室相互独立.记有r个粒子返回B室的概率为,则r为何值时,取最大值.
变式1.(25-26高二下·宁夏·期中)如图,一个质点在外力的作用下,从原点0出发,每隔1s向左或向右移动一个单位,且向右移动的概率为.若该质点共移动60次,则它位于数字___________处的可能性最大.
变式2.(2026·广东揭阳·二模)某商城为了回馈广大顾客,设计了一个抽奖活动,在抽奖箱中放8个大小相同的小球,其中4个为红色,4个为白色.抽奖方式为:每名顾客进行两次抽奖,每次抽奖从抽奖箱中一次性摸出两个小球,规定第一次抽奖后不将球放回抽奖箱,直接进行第二次抽奖,如果每次抽奖摸出的两个小球颜色相同即为中奖,两个小球颜色不同即为不中奖.
(1)求中奖次数X的分布列和数学期望;
(2)求第二次中奖的概率;
(3)已知有位顾客进行抽奖,则其中中奖2次的人数为多少的概率最大?
变式3.(25-26高三下·重庆沙坪坝·月考)某校兴趣小组为研究本校不同性别的学生对 “春节联欢晚会” 的喜爱情况,特进行了一次抽样调查,分别抽取男生和女生各100名作为样本,设事件 “喜欢春节联欢晚会”, “学生为女生”,据统计有:.
(1)现从这100名女生中,按喜欢春节联欢晚会与不喜欢春节联欢晚会的比例,选出10人,再从这10人中随机选出2人,设选出的2人中喜欢春节联欢晚会的学生人数为. 求的概率分布列和期望;
(2)将样本的频率视为概率. 现从全校的学生中随机抽取名学生,设其中喜欢春节联欢晚会的学生人数为,且当时,取得最大值,求从全校学生中抽取的学生可能的人数.
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