(2022高考数学一轮复习(步步高))第十章 §10.6 二项分布与正态分布.docx
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1、10.6二项分布与正态分布二项分布与正态分布 考试要求1.了解条件概率的概念,了解两个事件相互独立的概念.2.理解 n 次独立重复试验 的模型及二项分布,并能解决一些简单问题.3.借助直观直方图认识正态分布曲线的特点及曲 线所表示的意义 1条件概率及其性质 (1)对于任何两个事件 A 和 B, 在已知事件 A 发生的条件下, 事件 B 发生的概率叫做条件概率, 用符号 P(B|A)来表示,其公式为 P(B|A)PAB PA (P(A)0) 在古典概型中,若用 n(A)和 n(AB)分别表示事件 A 和事件 AB 所包含的基本事件的个数,则 P(B|A)nAB nA . (2)条件概率具有的性质
2、 0P(B|A)1. 如果 B 和 C 是两个互斥事件, 则 P(BC|A)P(B|A)P(C|A) 2相互独立事件 (1)对于事件 A,B,若事件 A 的发生与事件 B 的发生互不影响,则称事件 A,B 是相互独立 事件 (2)若 A 与 B 相互独立,则 P(B|A)P(B) (3)若 A 与 B 相互独立,则 A 与 B , A 与 B, A 与 B 也都相互独立 (4)P(AB)P(A)P(B)A 与 B 相互独立 3独立重复试验与二项分布 (1)独立重复试验是指在相同条件下可重复进行的,各次之间相互独立的一种试验,在这种试 验中每一次试验只有两种结果,即要么发生,要么不发生,且任何一
3、次试验中发生的概率都 是一样的 (2)在 n 次独立重复试验中, 用 X 表示事件 A 发生的次数, 设每次试验中事件 A 发生的概率为 p,则 P(Xk)Cknpk(1p)n k(k0,1,2,n),此时称随机变量 X 服从二项分布,记为 X B(n,p),并称 p 为成功概率 4两点分布与二项分布的均值、方差 (1)若随机变量 X 服从两点分布,则 E(X)p,D(X)p(1p) (2)若 XB(n,p),则 E(X)np,D(X)np(1p) 5正态分布 (1)正态曲线: 函数,(x) 1 2 2 ()2 2 e x- - , x(, ), 其中实数和为参数(0, R) 我 们称函数,(
4、x)的图象为正态分布密度曲线,简称正态曲线 (2)正态曲线的特点 曲线位于 x 轴上方,与 x 轴不相交 曲线是单峰的,它关于直线 x对称 曲线在 x处达到峰值 1 2. 曲线与 x 轴之间的面积为 1. 当一定时,曲线的位置由确定,曲线随着的变化而沿 x 轴平移,如图甲所示 当一定时,曲线的形状由确定,越小,曲线越“瘦高”,表示总体的分布越集中;越 大,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散,如图乙所示 (3)正态分布的定义及表示 一般地,如果对于任何实数 a,b(ab),随机变量 X 满足 P(aXb)ba,(x)dx,则称随机 变量 X 服从正态分布,记作 XN(,2) 正态总体在三个特殊
5、区间内取值的概率值 P(X)0.682 7; P(2X2)0.954 5; P(32c1)P(X2c1)P(Xc3), 2c1c332, c4 3. 题组三易错自纠 5 (2021荆州模拟)孔子曰“三人行, 必有我师焉 ”从数学角度来看, 这句话有深刻的哲理, 古语说三百六十行,行行出状元,假设有甲、乙、丙三人,其中每一人在每一行业中胜过孔 圣人的概率为 1%, 那么甲、 乙、 丙三人中至少一人在至少一行业中胜过孔圣人的概率为() (参考数据:0.993600.03,0.013600,0.9730.912 673) A0.002 7%B99.997 3%C0D91.267 3% 答案B 解析一
6、个人三百六十行全都不如孔圣人的概率为 0.993600.03,三个人三百六十行都不如 孔圣人的概率为 0.0330.000 027,所以至少一人在至少一行业中胜过孔圣人的概率为 1 0.000 0270.999 97399.997 3%. 6 (2021三明模拟)近几年新能源汽车产业正持续快速发展, 动力蓄电池技术是新能源汽车的 核心技术已知某品牌新能源汽车的车载动力蓄电池充放电次数达到 800 次的概率为 90%, 充放电次数达到 1 000 次的概率为 36%.若某用户的该品牌新能源汽车已经经过了 800 次的充 放电,那么他的车能够达到充放电 1 000 次的概率为() A0.324B0
7、.36C0.4D0.54 答案C 解析设事件 A 表示“充放电次数达到 800”,事件 B 表示“充放电次数达到 1 000”, 则 P(A)90%0.9,P(AB)P(B)P(A|B)P(B)1P(B)36%0.36, 因为该用户的该品牌新能源汽车已经经过了 800 次的充放电, 那么他的车能够达到充放电 1 000 次的概率为 P(B|A)PAB PA 0.36 0.9 0.4. 题型一 条件概率 例 1 (1)(2020葫芦岛模拟)对标有不同编号的 6 件正品和 4 件次品的产品进行检测,不放回地 依次摸出 2 件在第一次摸出次品的条件下,第二次摸到正品的概率是() A.3 5 B.2
8、5 C.5 9 D.2 3 答案D 解析记 A“第一次摸出的是次品”, B“第二次摸到的是正品”,由题意知, P(A) 4 10 2 5,P (AB) 4 10 6 9 4 15,则 P (B|A)P(AB) P(A) 4 15 2 5 2 3. (2)已知盒中装有 3 个红球、2 个白球、5 个黑球,它们大小形状完全相同,现需一个红球, 甲每次从中任取一个不放回,则在他第一次拿到白球的条件下,第二次拿到红球的概率为 () A. 3 10 B.1 3 C.3 8 D.2 9 答案B 解析设 A甲第一次拿到白球,B甲第二次拿到红球, 则 P(AB)A 1 2A13 A210 1 15,P(A)
9、C12 C110 1 5, 所以 P(B|A)PAB PA 1 3. 思维升华 求条件概率的常用方法 (1)利用定义,分别求 P(A)和 P(AB),得 P(B|A)PAB PA . (2)借助古典概型概率公式, 先求事件 A 包含的基本事件数 n(A),再在事件 A 发生的条件下求 事件 B 包含的基本事件数,即 n(AB),得 P(B|A)nAB nA . 跟踪训练 1 (1)在 100 件产品中有 95 件合格品,5 件不合格品,现从中不放回地取两次,每次 任取一件,则在第一次取到不合格品后,第二次取到不合格品的概率为_ 答案 4 99 解析方法一(应用条件概率公式求解)设事件A为“第一
10、次取到不合格品”, 事件B为“第 二次取到不合格品”,则所求的概率为 P(B|A), 因为 P(AB) A25 A2100 1 495,P(A) C15 C1100 1 20, 所以 P(B|A)PAB PA 1 495 1 20 4 99. 方法二(缩小样本空间求解)第一次取到不合格品后,也就是在第二次取之前,还有 99 件产 品,其中有 4 件不合格品,因此第二次取到不合格品的概率为 4 99. (2)(2020荆州模拟)“幻方”最早记载于我国公元前 500 年的春秋时期大戴礼中,n 阶幻 方(n3,nN*)是由前 n2个正整数组成的一个 n 阶方阵,其各行各列及两条对角线所含的 n 个数
11、之和(简称幻和)相等,例如“3 阶幻方”的幻和为 15.现从如图所示的 3 阶幻方中任取 3 个不同的数,记“取到的 3 个数的和为 15”为事件 A,“取到的 3 个数可以构成一个等差数 列”为事件 B,则 P(B|A)_. 答案 1 2 解析根据题意,事件 A 的所有可能结果为(8,1,6),(3,5,7),(4,9,2),(8,3,4),(1,5,9),(6,7,2), (8,5,2), (4,5,6), 共 8 个; 事件 A, B 同时发生的所有可能结果为(3,5,7), (1,5,9), (8,5,2), (4,5,6), 共 4 个,所以 P(B|A)nAB nA 4 8 1 2
12、. 题型二 独立重复试验与二项分布 命题点 1相互独立事件的概率 例 2 (八省联考)一台设备由三个部件构成,假设在一天的运转中,部件 1,2,3 需要调整的概率 分别为 0.1,0.2,0.3,各部件的状态相互独立 (1)求设备在一天的运转中,部件 1,2 中至少有 1 个需要调整的概率; (2)记设备在一天的运转中需要调整的部件个数为 X,求 X 的分布列及均值 解设“部件 1,2,3 中需要调整的事件”分别为 A1,A2,A3,则 P(A1)0.1,P(A2)0.2,P(A3) 0.3. (1)设“部件 1,2 中至少有 1 个需要调整的事件”为 B, 则 B 为“部件 1,2 中都不需
13、要调整” 由于部件 1,2 的状态相互独立, 则 P(B)1P( B )11P(A1)1P(A2)1(10.1)(10.2)10.90.80.28. (2)由题意知,设备在一天的运转中需要调整的部件个数可能为 0,1,2,3. 则 P(X0)1P(A1)1P(A2)1P(A3)(10.1)(10.2)(10.3)0.504. P(X1)P(A1)1P(A2)1P(A3)1P(A1)P(A2)1P(A3)1P(A1)1P(A2)P(A3) 0.10.80.70.90.20.70.90.80.30.0560.1260.2160.398, P(X2)P(A1)P(A2)1P(A3)P(A1)1P(A
14、2)P(A3)1P(A1)P(A2)P(A3) 0.10.20.70.10.80.30.90.20.30.0140.0240.0540.092. P(X3)P(A1)P(A2)P(A3)0.10.20.30.006. 则 X 的分布列如下: X0123 P0.5040.3980.0920.006 故 E(X)00.50410.39820.09230.0060.3980.1840.0180.6. 命题点 2独立重复试验 例 3 (2020广东华附、省实、广雅、深中四校联考)连续抛掷同一颗均匀的骰子,令第 i 次得 到的点数为 ai,若存在正整数 k,使 a1a2ak6,则称 k 为你的幸运数字
15、(1)求你的幸运数字为 3 的概率; (2)若 k1,则你的得分为 6 分;若 k2,则你的得分为 4 分;若 k3,则你的得分为 2 分; 若抛掷三次还没找到你的幸运数字则记 0 分,求得分的分布列和均值 解(1)记“连续抛掷 k 次骰子的点数和为 6”为事件 A,则它包含事件 A1,A2,A3, 其中 A1:三次恰好都为 2;A2:三次中恰好 1,2,3 各一次;A3:三次中有两次为 1,一次为 4, A1,A2,A3为互斥事件, 则 k3 的概率 P(A)P(A1)P(A2)P(A3)C33 1 6 3C1 31 6C 1 21 6C 1 11 6C 2 3 1 6 21 6 5 108
16、. (2)由已知得的所有可能取值为 6,4,2,0, P(6)1 6,P(4) 1 6 2C1 21 6 1 6C 1 21 6 1 6 5 36, P(2) 5 108,P(0)1 1 6 5 36 5 108 35 54. 的分布列为 6420 P 1 6 5 36 5 108 35 54 E()61 64 5 362 5 1080 35 54 89 54. 命题点 3二项分布 例 4 (2020全国 100 所名校最新示范卷)某社区组织开展“扫黑除恶”宣传活动,为鼓励更多 的人积极参与到宣传活动中来,宣传活动现场设置了抽奖环节在盒中装有 9 张大小相同的 精美卡片, 卡片上分别印有“扫黑
17、除恶利国利民”或“普法宣传人人参与”图案 抽奖规则: 参加者从盒中抽取卡片两张,若抽到两张分别是“普法宣传人人参与”和“扫黑除恶利国利 民”卡即可获奖,否则,均为不获奖卡片用后放回盒子,下一位参加者继续重复进行活 动开始后,一位参加者问:“盒中有几张普法宣传人人参与卡?”主持人答:“我只知 道,从盒中抽取两张都是扫黑除恶利国利民卡的概率是1 6.” (1)求抽奖者获奖的概率; (2)为了增加抽奖的趣味性,规定每个抽奖者先从装有 9 张卡片的盒中随机抽出 1 张不放回, 再用剩下 8 张卡片按照之前的抽奖规则进行抽奖,现有甲、乙、丙三人依次抽奖,用 X 表示 获奖的人数,求 X 的分布列和均值
18、解(1)设“扫黑除恶利国利民”卡有 n 张, 由C 2 n C29 1 6,得 n4,故“普法宣传人人参与”卡有 5 张,抽奖者获奖的概率为 C15C14 C29 5 9. (2)在新规则下,每个抽奖者获奖的概率为4 9 C15C13 C28 5 9 C14C14 C28 5 9, 所以 XB 3,5 9 , P(Xk)Ck3 5 9 k 4 9 3k(k0,1,2,3), X 的分布列为 X0123 P 64 729 80 243 100 243 125 729 所以 E(X)35 9 5 3. 思维升华 (1)求相互独立事件同时发生的概率的方法 利用相互独立事件的概率乘法公式直接求解 正面
19、计算较烦琐或难以入手时,可从其对立事件入手计算 (2)独立重复试验与二项分布问题的常见类型及解题策略 在求 n 次独立重复试验中事件恰好发生 k 次的概率时,首先要确定好 n 和 k 的值,再准确 利用公式求概率 在根据独立重复试验求二项分布的有关问题时,关键是理清事件与事件之间的关系,确定 二项分布的试验次数 n 和变量的概率,求得概率 跟踪训练 2 (2019天津)设甲、乙两位同学上学期间,每天 7:30 之前到校的概率均为2 3,假定 甲、乙两位同学到校情况互不影响,且任一同学每天到校情况相互独立 (1)用 X 表示甲同学上学期间的三天中 7: 30 之前到校的天数, 求随机变量 X 的
20、分布列和均值; (2)设 M 为事件“上学期间的三天中,甲同学在 7:30 之前到校的天数比乙同学在 7:30 之前 到校的天数恰好多 2”,求事件 M 发生的概率 解(1)因为甲同学上学期间的三天中到校情况相互独立,且每天 7:30 之前到校的概率均为 2 3,故 XB 3,2 3 ,从而 P(Xk)Ck3 2 3 k 1 3 3k,k0,1,2,3. 所以随机变量 X 的分布列为 X0123 P 1 27 2 9 4 9 8 27 随机变量 X 的均值 E(X)32 32. (2)设乙同学上学期间的三天中 7:30 之前到校的天数为 Y,则 YB 3,2 3 ,且 MX3,Y 1X2,Y0
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