2024年高考数学一轮复习第九章第七讲条件概率、二项分布与正态分布课件
展开(1)定义:设 A,B 为两个事件,如果 P(AB)=P(A)·P(B),则称
事件 A 与事件 B 相互独立.
4.独立重复试验与二项分布(1)伯努利实验
只包含两个可能结果的试验叫做伯努利实验.将一个伯努利试验独立地重复进行 n 次所组成的随机试验称为 n 重伯努利试验.n 重伯努利试验具有如下特征:①同一个伯努利试验重复做 n 次.②各次试验的结果相互独立.
(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
此时称随机变量 X 服从二项分布,记作 X~B(n,p),并称 p 为成功概率.
μ和σ为参数(σ>0,μ∈R).我们称函数f(x)的图象为正态密度曲线,简称正态曲线.(2)正态曲线的特点①曲线位于 x 轴上方,与 x 轴不相交.②曲线是单峰的,它关于直线 x=μ对称.
④当|x|无限增大时,曲线无限接近 x 轴.⑤曲线与 x 轴之间的面积为 1.
⑥当σ一定时,曲线的位置由μ确定,且随着μ的变化而沿 x 轴
平移,如图 9-7-1①所示.
⑦当μ一定时,曲线的形状由σ确定,σ越小,曲线越“瘦高”,表示总体的分布越集中;σ越大,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散,如图 9-7-1②所示.
(3)正态分布的定义及表示
若随机变量 x 的概率分布密度函数为 f(x),则称随机变量 X服从正态分布,记作 X~N(μ,σ2).特别地,当μ=0,σ=1 时,称随机变量 X 服从标准正态分布.
正态总体在三个特殊区间内取值的概率值①P(μ-σ
数},B={两次的点数之和为 4},则 P(B|A)=(
解析:由题意知事件 A 包含的样本点为(1,1),(1,3),(1,5),(3,1),(3,3),(3,5),(5,1),(5,3),(5,5)共 9 个,在 A 发生的条件下,事件 B 包含的样本点为(1,3),(3,1)共 2 个,所以
3.(一题两空)(2022 年天津)现有 52 张扑克牌(去掉大小王),每次取一张,取后不放回,则两次都抽到 A 的概率为________;在第一次抽到 A 的条件下,第二次也抽到 A 的概率是________.
n(AB),得 P(B|A)=
【题后反思】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)=
(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
[例 1]有一批同一型号的产品,已知其中由一厂生产的占30%,二厂生产的占 50%,三厂生产的占 20%.已知这三个厂的产品次品率分别为 2%,1%,1%,问从这批产品中任取一件是次品的概率是多少?
解:设事件 A 为“任取一件为次品”,
事件 Bi 为“任取一件为 i 厂的产品”,i=1,2,3.如图972,B1∪B2∪B3=S,
由全概率公式得P(A)=P(A|B1)P(B1)+P(A|B2)P(B2)+P(A|B3)P(B3). P(B1)=0.3,P(B2)=0.5,P(B3)=0.2,P(A|B1)=0.02,P(A|B2)=0.01,P(A|B3)=0.01, 故P(A)=P(A|B1)P(B1)+P(A|B2)P(B2)+P(A|B3)P(B3)=0.02×0.3+0.01×0.5+0.01×0.2=0.013.
【题后反思】(1)何时用全概率公式:多种原因导致事件的发
(2)如何用全概率公式:将一个复杂事件表示为几个彼此互斥
(3)从本质上讲,全概率公式是加法公式与乘法公式的结合.
【变式训练】(2022 年古冶区校级期末)有 3 台车床加工同一型号的零件,第 1 台加工的次品率为 6%,第 2,3 台加工的次品率均为5%;加工出来的零件混放在一起,且第 1,2,3 台车床加工的零件数分别占总数的 25%,30%,45%.现从加工出来的零件中任取一个零
件,则取到的零件是次品的概率为(
解析:设 B=“任取一个零件为次品”,Ai=“零件为第 i 台
车床加工”(i=1,2,3),则Ω=A1∪A2∪A3,A1,A2,A3,两两互斥.根据题意得P(A1)=0.25,P(A2)=0.3,P(A3)=0.45.P(B|A1)=0.06,P(B|A2)=P(B|A3)=0.05.由全概率公式,得P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2)+P(A3)P(B|A3)=0.25×0.06+0.3×0.05+0.45×0.05=0.052 5.故选D.
考点三 独立重复试验与二项分布
考向 1 相互独立事件的概率
(1)求乙、丙两个家庭各自回答这道题正确的概率;
(2)求甲、乙、丙三个家庭中不少于 2 个家庭回答这道题正确
考向 2 独立重复试验
研究所分三个小组分别独立进行该种子的发芽试验,每次试验种一粒种子,每次试验结果相互独立.假定某次试验种子发芽则称该次试验是成功的,如果种子没有发芽,则称该次试验是失败的.
(1)第一小组做了四次试验,求该小组恰有两次失败的概率;(2)第二小组做了四次试验,设试验成功与失败的次数的差的
绝对值为 X,求 X 的分布列及数学期望;
(3)第三小组进行试验,到成功了四次为止,在第四次成功之前共有三次失败的前提下,求恰有两次连续失败的概率.
考向 3 二项分布
[例 4]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”卡和“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
(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.
【题后反思】(1)求相互独立事件同时发生的概率的方法①利用相互独立事件的概率乘法公式直接求解;
②正面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①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 n 和 k 的值,再准确利用公式求概率;
②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,从而求得概率.
2.(考向 2)为研究家用轿车在高速公路上的车速情况,交通部门随机选取 100 名家用轿车驾驶员进行调查,得到其在高速公路上行驶时的平均车速情况为:在 55 名男性驾驶员中,平均车速超过 100 km/h 的有 40 人,不超过 100 km/h 的有 15 人;在 45 名女性驾驶员中,平均车速超过 100 km/h 的有 20 人,不超过100 km/h的有 25 人.
(1)在被调查的驾驶员中,从平均车速不超过 100 km/h 的人中随机抽取 2 人,求这 2 人恰好有 1 名男性驾驶员和 1 名女性驾驶员的概率;
(2)以上述样本数据估计总体,从高速公路上行驶的家用轿车中随机抽取 3 辆,记这 3 辆车平均车速超过 100 km/h 且为男性驾驶员的车辆为 X,求 X 的分布列.
3.(考向 3)(2022 年汕头市一模)足球比赛全场比赛时间为 90 分钟,在 90 分钟结束时成绩持平,若该场比赛需要决出胜负,需进行 30 分钟的加时赛,若加时赛仍是平局,则采取“点球大战”的方式决定胜负.“点球大战”的规则如下:①两队应各派 5 名队员,双方轮流踢点球,累计进球个数多者胜;②如果在踢满 5 轮前,一队的进球数已多于另一队踢满 5 次可能射中的球数,则不需再踢,例如第 4 轮结束时,双方进球数比为 2∶0,则不需再踢第 5轮了;③若前 5 轮点球大战中双方进球数持平,则采用“突然死
亡法”决出胜负,即从第 6 轮起,双方每轮各派 1 人罚点球,若均进球或均不进球,则继续下一轮,直到出现一方进球另一方不进球的情况,进球方胜.
练中,小明射了 3 次点球,且每次射点球互不影响,记 X 为射进点球的次数,求 X 的分布列及数学期望.
(2)记“在第 4 轮结束时,甲队进了 3 个球并刚好胜出”为事
由题意可知,在第 4 轮结束时,甲队进了 3 个球并刚好胜出,则甲、乙两队进球数之比为 3∶0 或 3∶1.“甲、乙两队进球数之比为 3∶0”记为事件A1,“甲、乙两队进球数之比为 3∶1”记为事件 A2,
则A=A1+A2,且A1与A2互斥,
考点四 正态分布[例 5](1)(2021 年全国Ⅱ)某物理量的测量结果服从正态分布
N(10,σ2 ),则下列结论中不正确的是(
A.σ越小,该物理量在一次测量中落在(9.9,10.1)内的概率越大B.该物理量在一次测量中大于 10 的概率为 0.5C.该物理量在一次测量中小于 9.99 与大于 10.01 的概率相等D.该物理量在一次测量中结果落在(9.9,10.2)与落在(10,10.3)的概率相等
解析:因为某物理量的测量结果服从正态分布 N(10,σ2 ),所以测量的结果的概率分布关于 10 对称,且方差σ2 越小,则分布越集中.
对于 A,σ越小,概率越集中在 10 左右,则该物理量一次测
量结果落在(9.9,10.1)内的概率越大,故 A 正确;
对于 B,由于概率分布关于 10 对称,测量结果大于 10 的概
率为 0.5,故 B 正确;
对于 C,因为 10.01 和 9.99 关于 10 对称,所以测量结果大于
10.01 的概率等于小于 9.99 的概率,故 C 正确;
对于 D,由于概率分布是集中在 10 附近的,(9.9,10.2)分布在 10 附近的区域大于(10,10.3)分布在 10 附近的区域,故测量结果落在(9.9,10.2)内的概率大于落在(10,10.3)内的概率,故 D 错误.
解析:由题意可知 X~N(1,σ2),
【题后反思】解决正态分布问题有三个关键点:(1)对称轴
x=μ;(2)标准差σ;(3)分布区间.利用对称性可求指定范围内的概率值;由μ,σ,分布区间的特征进行转化,使分布区间转化为 3σ特殊区间,从而求出所求概率.注意只有在标准正态分布下对称轴才为 x=0.
【变式训练】设每天从甲地去乙地的旅客人数为随机变量 X,且 X~N(800,
502).则一天中从甲地去乙地的旅客人数不超过 900 的概率为(
[参考数据:若X~N(μ,σ2),有P(μ-σ
∴P(X≤900)=1-0.022 8=0.977 2.故选 A.
⊙二项分布与超几何分布模型识别问题(数据分析、数学建模)教科书和考题中常涉及二项分布与超几何分布,学生对这两种模型的定义不能很好地理解,一遇到“取”或“摸”的题型,就认为是超几何分布,不加分析,滥用公式,运算对象不明晰,事实上,超几何分布和二项分布确实有着密切的联系,但也有明显的区别.
[例 6]写出下列离散型随机变量的分布列,并指出其中服从二
项分布的是哪些?服从超几何分布的是哪些?
(1)X1 表示 n 次重复抛掷 1 枚骰子出现点数是 3 的倍数的次数;(2)X2 表示连续抛掷 2 枚骰子,所得的 2 个骰子的点数之和;(3)有一批产品共有 N 件,其中次品有 M 件(N>M>0),采用有放回抽取方法抽取 n 次(n>N),抽出的次品件数为 X3;(4)有一批产品共有 N 件,其中 M 件为次品,采用不放回抽取方法抽 n 件,出现次品的件数为 X4(N-M≥n>0,m=min{M,n}).
(2)X2 的分布列为
X2 既不服从二项分布,也不服从超几何分布.
(4)X4 的分布列为
X4 服从超几何分布.
【反思感悟】超几何分布的抽取是不放回抽取,各次抽取不独立,二项分布的抽取是独立的,各次抽取相互独立.当超几何分布所对应的总体数量很大时可以近似地看作二项分布.
某食品厂为了检查一条自动包装流水线的生产情况,随机抽取该流水线上的 40 件产品作为样本称出它们的质量(单位:克),质量的分组区间为(490,495],(495,500],…,(510,515],由此得到样本的频率分布直方图(如图 9-7-5).
(1)根据频率分布直方图,求质量超过 505 克的产品数量;(2)在上述抽取的 40 件产品中任取 2 件,设 X 为质量超过 505
克的产品数量,求 X 的分布列;
(3)从该流水线上任取 2 件产品,设 Y 为质量超过 505 克的产
品数量,求 Y 的分布列.
解:(1)质量超过 505 克的产品的频率为 5×0.05+5×0.01=0.3,所以质量超过 505 克的产品数量为 40×0.3=12(件).(2)质量超过 505 克的产品数量为 12 件,则质量未超过 505 克的产品数量为 28 件,X 的取值为 0,1,2,X 服从超几何分布.
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