还剩10页未读，
继续阅读
2020届二轮复习随机变量的均值学案（全国通用）
展开
随机变量的均值
学习目标 1.进一步熟练掌握均值公式及性质.2.能利用随机变量的均值解决实际生活中的有关问题.
类型一 放回与不放回问题的均值
例1 在10件产品中有2件次品，连续抽3次，每次抽1件，求：
(1)不放回抽样时，抽取次品数ξ的均值；
(2)放回抽样时，抽取次品数η的均值.
解 (1)方法一 P(ξ＝0)＝＝；
P(ξ＝1)＝＝；
P(ξ＝2)＝＝.
所以随机变量ξ的分布列为
ξ
0
1
2
P
E(ξ)＝0×＋1×＋2×＝.
方法二 由题意知P(ξ＝k)＝(k＝0,1,2)，
∴随机变量ξ服从超几何分布，
n＝3，M＝2，N＝10，
E(ξ)＝＝＝.
(2)由题意知1次取到次品的概率为＝，
随机变量η服从二项分布η～B，
∴E(η)＝3×＝.
反思与感悟 本题中不放回抽样服从超几何分布，放回抽样服从二项分布，求均值可利用公式代入计算.
跟踪训练1 已知袋中有5个大小相同的小球，其中有1个白球和4个黑球，每次从袋中任取1个球，每次取出黑球不再放回去，直到取出白球为止，求取球次数X的均值.
解 由题意可知X所有可能的取值为1,2,3,4,5.
P(X＝1)＝＝0.2.P(X＝2)＝×＝0.2.P(X＝3)＝××＝0.2.P(X＝4)＝×××＝0.2.
P(X＝5)＝××××1＝0.2.
∴随机变量X的分布列为
X
1
2
3
4
5
P
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
∴E(X)＝1×0.2＋2×0.2＋3×0.2＋4×0.2＋5×0.2＝3.
类型二 与排列、组合有关的分布列的均值
例2 如图所示，从A1(1,0,0)，A2(2，0,0)，B1(0,1,0)，B2(0,2,0)，C1 (0，0,1)，C2(0,0,2)这6个点中随机选取3个点，将这3个点及原点O两两相连构成一个“立体”，记该“立体”的体积为随机变量V(如果选取的3个点与原点在同一个平面内，此时“立体”的体积V＝0).
(1)求V＝0的概率；
(2)求均值E(V).
解 (1)从6个点中随机选取3个点总共有C＝20种取法，选取的3个点与原点在同一个平面内的取法有CC＝12种，因此V＝0的概率为P(V＝0)＝＝.
(2)V的所有可能取值为0，，，，，
P(V＝0)＝，P(V＝)＝＝，
P(V＝)＝＝，
P(V＝)＝＝，P(V＝)＝＝.
因此V的分布列为
V
0
P
E(V)＝0×＋×＋×＋×＋×＝.
反思与感悟 解此类题的关键是搞清离散型随机变量X取每个值时所对应的随机事件，然后利用排列、组合知识求出X取每个值时的概率，利用均值的公式便可得到.
跟踪训练2 某地举办知识竞赛，组委会为每位选手都备有10道不同的题目，其中有6道艺术类题目，2道文学类题目，2道体育类题目，每位选手从给定的10道题中不放回地随机抽取3次，每次抽取一道题，回答完一道题后，再抽取下一道题进行回答.
(1)求某选手在3次抽取中，只有第一次抽到的是艺术类题目的概率；
(2)求某选手抽到体育类题目的次数X的均值.
解 从10道不同的题目中不放回地随机抽取3次，每次只抽取1道题，抽取方法的总数为CCC.
(1)某选手在3次抽取中，只有第一次抽到的是艺术类题目的方法数为CCC，
所以这位选手在3次抽取的题目中，只有第一次抽到的是艺术类题目的概率为＝.
(2)由题意可知X的取值可能为0,1,2.
P(X＝0)＝＝，
P(X＝1)＝＝，
P(X＝2)＝＝.
故X的分布列为
X
0
1
2
P
E(X)＝0×＋1×＋2×＝.
类型三 与相互独立事件有关的分布列的均值
例3 某学生需依次进行身体体能和外语两个项目的训练及考核.每个项目只有一次补考机会，补考不及格者不能进入下一个项目的训练(即淘汰)，若该学生身体体能考核合格的概率是，外语考核合格的概率是，假设每一次考核是否合格互不影响.
假设该生不放弃每一次考核的机会.用ξ表示其参加补考的次数，求随机变量ξ的均值.
解 ξ的可能取值为0,1,2.
设该学生第一次、第二次身体体能考核合格为事件A1，A2，第一次、第二次外语考核合格为事件B1，B2，
P(ξ＝0)＝P(A1B1)＝×＝，
P(ξ＝2)＝P(A2 B2)＋P(A2 )
＝×××＋×××＝.
根据分布列的性质，可知P(ξ＝1)＝1－P(ξ＝0)－P(ξ＝2)＝.
所以其分布列为
ξ
0
1
2
P
E(ξ)＝0×＋1×＋2×＝.
反思与感悟 若随机变量取某一值的概率较为复杂或不好求时，可以利用分布列的性质求其概率.
跟踪训练3 A，B两个代表队进行乒乓球对抗赛，每队三名队员，A队队员是A1，A2，A3，B队队员是B1，B2，B3，按以往多次比赛的统计，对阵队员之间的胜负概率如下：
对阵队员
A队队员胜的概率
A队队员负的概率
A1对B1
A2对B2
A3对B3
现按表中对阵方式出场，每场胜队得1分，负队得0分，
设A队最后所得总分为随机变量X，求E(X).
解 由题意知X的可能取值为3,2,1,0.
P(X＝3)＝××＝，
P(X＝2)＝××＋××＋××＝，
P(X＝1)＝××＋××＋××＝，
P(X＝0)＝××＝.
故X的分布列为
X
0
1
2
3
P
E(X)＝3×＋2×＋1×＋0×＝.
类型四 均值的实际应用
例4 根据气象预报，某地区近期有小洪水的概率为0.25，有大洪水的概率为0.01.该地区某工地上有一台大型设备，遇到大洪水时要损失60 000元，遇到小洪水时要损失10 000元.为保护设备，有以下3种方案：
方案1：运走设备，搬运费为3 800元.
方案2：建保护围墙，建设费为2 000元，但围墙只能防小洪水.
方案3：不采取措施.
试比较哪一种方案好.
解 用X1, X2，X3分别表示方案1,2,3的损失.
采用第1种方案，无论有无洪水，都损失3 800元，即
X1＝3 800.
采用第2种方案，遇到大洪水时，损失2 000＋60 000＝62 000元；没有大洪水时，损失2 000元，即
X2＝
同样，采用第3种方案，有
X3＝
于是，
E(X1)＝3 800，
E(X2)＝62 000×P(X2＝62 000)＋2 000×P(X2＝2 000)
＝62 000×0.01＋2 000×(1－0.01)＝2 600，
E(X3)＝60 000×P(X3＝60 000)＋10 000×P(X3＝10 000)＋0×P(X3＝0)
＝60 000×0.01＋10 000×0.25＝3 100.
采取方案2的平均损失最小，因此可以选择方案2.
反思与感悟 值得注意的是，结论是通过比较“平均损失”而得出的.一般地，我们可以这样来理解“平均损失”：如果问题中的气象情况多次发生，那么采用方案2将会使损失减到最小.由于洪水是否发生以及洪水发生的大小都是随机的，因此对于个别的一次决策，采用方案2也不一定是最好的.
跟踪训练4 某企业有甲、乙两个研发小组，他们研发新产品成功的概率分别为和.现安排甲组研发新产品A，乙组研发新产品B.设甲、乙两组的研发相互独立.
(1)求至少有一种新产品研发成功的概率；
(2)若新产品A研发成功，预计企业可获利润120万元；若新产品B研发成功，预计企业可获利润100万元.求该企业可获利润的分布列和均值.
解 记E＝{甲组研发新产品成功}，F＝{乙组研发新产品成功}.由题设知P(E)＝，P()＝，P(F)＝，P()＝，且事件E与F，E与，与F，与都相互独立.
(1)记H＝{至少有一种新产品研发成功}，则＝ ，
于是P()＝P()P()＝×＝，
故所求的概率为P(H)＝1－P()＝1－＝.
(2)设企业可获利润为X万元，则X的可能取值为0,100,120,220.因为P(X＝0)＝P( )＝×＝，
P(X＝100)＝P(F)＝×＝，
P(X＝120)＝P(E)＝×＝，
P(X＝220)＝P(EF)＝×＝，
故所求的分布列为
X
0
100
120
220
P
E(X)＝0×＋100×＋120×＋220×＝＝＝140.
1.已知随机变量ξ的分布列为
ξ
－1
0
1
P
m
若η＝aξ＋3，E(η)＝，则a＝________.
答案 2
解析 由分布列的性质，得＋＋m＝1，即m＝，
所以E(ξ)＝(－1)×＋0×＋1×＝－.
则E(η)＝E(aξ＋3)＝aE(ξ)＋3＝.
即－a＋3＝，得a＝2.
2.设15 000件产品中有1 000件次品，从中抽取150件进行检查，则查得次品数的数学期望为________.
答案 10
解析 设查得的次品数为随机变量X，
由题意得X～B，
所以E(X)＝150×＝10.
3.两封信随机投入A、B、C三个空邮箱中，则A邮箱的信件数ξ的数学期望E(ξ)＝________.
答案
解析 分布列如下表所示：
ξ
0
1
2
P
所以期望E(ξ)＝0×＋1×＋2×＝＝.
4.现有一游戏装置如图，小球从最上方入口处投入，每次遇到黑色障碍物等可能地向左、右两边落下.游戏规则为：若小球最终落入A槽，得10张奖票；若落入B槽，得5张奖票；若落入C槽，得重投一次的机会，但投球的总次数不超过3次.
(1)求投球一次，小球落入B槽的概率；
(2)设玩一次游戏能获得的奖票数为随机变量X，求X的分布列及均值.
解 (1)由题意可知投一次小球，落入B槽的概率为()2＋()2＝.
(2)落入A槽的概率为()2＝，
落入B槽的概率为，
落入C槽的概率为()2＝.
X的所有可能取值为0,5,10，
P(X＝0)＝()3＝，
P(X＝5)＝＋×＋()2×＝.
P(X＝10)＝＋×＋()2×＝.
所以X的分布列为
X
0
5
10
P
E(X)＝0×＋5×＋10×＝.
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.
一、选择题
1.签盒中有编号为1,2,3,4,5,6的六支签，从中任取3支，设X为这3支签的号码之中最大的一个，则X的数学期望为( )
A.5 B.5.25 C.5.8 D.4.5
答案 B
解析 由题意可知，X可以取3,4,5,6，
P(X＝3)＝＝，
P(X＝4)＝＝，
P(X＝5)＝＝，
P(X＝6)＝＝.
由数学期望的定义可求得
E(X)＝5.25.
2.一个袋子里装有大小相同的3个红球和2个黄球，从中同时取2个，则其中含红球个数的数学期望是( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 记X为同时取出的两个球中含红球的个数，则
P(X＝0)＝＝，
P(X＝1)＝＝，
P(X＝2)＝＝，
E(X)＝0×＋1×＋2×＝.
3.某班有的学生数学成绩优秀，如果从班中随机地找出5名学生，那么其中数学成绩优秀的学生数X～B，则E(－X)的值为( )
A. B.－
C. D.－
答案 D
解析 ∵X～B，∴E(X)＝5×＝，
∴E(－X)＝－E(X)＝－.
4.甲、乙两台自动车床生产同种标准的零件，X表示甲车床生产1 000件产品中的次品数，Y表示乙车床生产1 000件产品中的次品数，经过一段时间的考察，X，Y的分布列分别是
X
0
1
2
3
P
0.7
0.1
0.1
0.1
Y
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.甲与乙质量一样 D.无法判定
答案 A
解析 E(X)＝0×0.7＋1×0.1＋2×0.1＋3×0.1＝0.6，E(Y)＝0×0.5＋1×0.3＋2×0.2＋3×0＝0.7.
显然E(X)
A.1.48 B.0.76
C.0.24 D.1
答案 A
解析 ξ的分布列为
ξ
1
3
P
0.76
0.24
E(ξ)＝1×0.76＋3×0.24＝1.48.
二、填空题
6.甲、乙两人独立地从6门选修课程中任选3门进行学习，记两人所选课程相同的门数为ξ，则E(ξ)＝________.
答案 1.5
解析 ξ的可能取值为0,1,2,3，
则P(ξ＝0)＝＝，
P(ξ＝1)＝＝，
P(ξ＝2)＝＝，
P(ξ＝3)＝＝，
则E(ξ)＝0×＋1×＋2×＋3×＝1.5，
7.投掷两个正方体骰子，至少有一个4点或5点出现时，就论这次试验成功，则在10次试验中，成功次数X的数学期望是________.
答案
解析 在一次试验中成功的概率为1－×＝，
∵X～B，
∴E(X)＝np＝10×＝.
8.一个篮球运动员投篮一次得3分的概率为a，得2分的概率为b，不得分的概率为c(a、b、c∈(0,1))，已知他投篮一次得分的数学期望为1(不计其他得分情况)，则ab的最大值为______.
答案
解析 由已知可得3a＋2b＋0×c＝1，即3a＋2b＝1，
∴ab＝·3a·2b≤2＝×2＝.
当且仅当3a＝2b＝时取等号，即ab的最大值为.
9.一盒子中有10个筹码，其中5个标有2元，5个标有5元，某人从此盒子中随机有放回地抽取3个筹码，若他获得的奖金数等于所抽3个筹码的钱数之和，则他获得奖金数X的均值为________.
答案
解析 由于有放回地抽取，所以每次取到2元和5元筹码的概率一样，均为，则获得奖金数X的分布列如下：
X
6
9
12
15
P
3
C3
C3
C3
∴E(X)＝6×＋9×＋12×＋15×＝＝.
三、解答题
10.某大学志愿者协会有6名男同学，4名女同学.在这10名同学中，3名同学来自数学学院，其余7名同学来自物理、化学等其他互不相同的七个学院，现从这10名同学中随机选取3名同学，到希望小学进行支教活动(每位同学被选到的可能性相同).
(1)求选出的3名同学来自互不相同的学院的概率；
(2)设X为选出的3名同学中女同学的人数，求随机变量X的分布列和数学期望.
解 (1)设“选出的3名同学来自互不相同的学院”为事件A，则P(A)＝＝.
所以，选出的3名同学来自互不相同的学院的概率为.
(2)随机变量X的所有可能取值为0,1,2,3.
P(X＝k)＝(k＝0,1,2,3).
所以，随机变量X的分布列是
X
0
1
2
3
P
随机变量X的数学期望E (X)＝0×＋1×＋2×＋3×＝.
11.某银行规定，一张银行卡若在一天内出现3次密码尝试错误，该银行卡将被锁定，小王到该银行取钱时，发现自己忘记了银行卡的密码，但可以确认该银行卡的正确密码是他常用的6个密码之一，小王决定从中不重复地随机选择1个进行尝试.若密码正确，则结束尝试；否则继续尝试，直至该银行卡被锁定.
(1)求当天小王的该银行卡被锁定的概率；
(2)设当天小王用该银行卡尝试密码的次数为X，求X的分布列和数学期望.
解 (1)设“当天小王的该银行卡被锁定”的事件为A，则P(A)＝××＝.
(2)依题意得，X所有可能的取值是1,2,3，又P(X＝1)＝，P(X＝2)＝×＝，P(X＝3)＝××1＝.所以X的分布列为
X
1
2
3
P
所以E(X)＝1×＋2×＋3×＝.
12.本着健康低碳的生活理念，租自行车骑游的人越来越多.某自行车租车点的收费标准是每车每次租车时间不超过两小时免费，超过两小时的部分，每小时收费2元(不足1小时的部分按1小时计算).有甲、乙两人相互独立来该租车点租车骑游(各租一车一次).设甲、乙不超过两小时还车的概率分别为，；两小时以上且不超过三小时还车的概率分别为，；两人租车时间都不会超过四小时.
(1)求甲、乙两人所付的租车费用相同的概率；
(2)设甲、乙两人所付的租车费用之和为随机变量ξ，求ξ的分布列及数学期望E(ξ).
解 (1)由题意得，甲、乙在三小时以上且不超过四小时还车的概率分别为，.
记甲、乙两人所付的租车费用相同为事件A，则
P(A)＝×＋×＋×＝.
故甲、乙两人所付的租车费用相同的概率为.
(2)ξ可能取的值有0,2,4,6,8.
P(ξ＝0)＝×＝；
P(ξ＝2)＝×＋×＝；
P(ξ＝4)＝×＋×＋×＝；
P(ξ＝6)＝×＋×＝；
P(ξ＝8)＝×＝.
∴甲、乙两人所付的租车费用之和ξ的分布列为
ξ
0
2
4
6
8
P
∴E(ξ)＝0×＋2×＋4×＋6×＋8×＝.
学习目标 1.进一步熟练掌握均值公式及性质.2.能利用随机变量的均值解决实际生活中的有关问题.
类型一 放回与不放回问题的均值
例1 在10件产品中有2件次品，连续抽3次，每次抽1件，求：
(1)不放回抽样时，抽取次品数ξ的均值；
(2)放回抽样时，抽取次品数η的均值.
解 (1)方法一 P(ξ＝0)＝＝；
P(ξ＝1)＝＝；
P(ξ＝2)＝＝.
所以随机变量ξ的分布列为
ξ
0
1
2
P
E(ξ)＝0×＋1×＋2×＝.
方法二 由题意知P(ξ＝k)＝(k＝0,1,2)，
∴随机变量ξ服从超几何分布，
n＝3，M＝2，N＝10，
E(ξ)＝＝＝.
(2)由题意知1次取到次品的概率为＝，
随机变量η服从二项分布η～B，
∴E(η)＝3×＝.
反思与感悟 本题中不放回抽样服从超几何分布，放回抽样服从二项分布，求均值可利用公式代入计算.
跟踪训练1 已知袋中有5个大小相同的小球，其中有1个白球和4个黑球，每次从袋中任取1个球，每次取出黑球不再放回去，直到取出白球为止，求取球次数X的均值.
解 由题意可知X所有可能的取值为1,2,3,4,5.
P(X＝1)＝＝0.2.P(X＝2)＝×＝0.2.P(X＝3)＝××＝0.2.P(X＝4)＝×××＝0.2.
P(X＝5)＝××××1＝0.2.
∴随机变量X的分布列为
X
1
2
3
4
5
P
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
∴E(X)＝1×0.2＋2×0.2＋3×0.2＋4×0.2＋5×0.2＝3.
类型二 与排列、组合有关的分布列的均值
例2 如图所示，从A1(1,0,0)，A2(2，0,0)，B1(0,1,0)，B2(0,2,0)，C1 (0，0,1)，C2(0,0,2)这6个点中随机选取3个点，将这3个点及原点O两两相连构成一个“立体”，记该“立体”的体积为随机变量V(如果选取的3个点与原点在同一个平面内，此时“立体”的体积V＝0).
(1)求V＝0的概率；
(2)求均值E(V).
解 (1)从6个点中随机选取3个点总共有C＝20种取法，选取的3个点与原点在同一个平面内的取法有CC＝12种，因此V＝0的概率为P(V＝0)＝＝.
(2)V的所有可能取值为0，，，，，
P(V＝0)＝，P(V＝)＝＝，
P(V＝)＝＝，
P(V＝)＝＝，P(V＝)＝＝.
因此V的分布列为
V
0
P
E(V)＝0×＋×＋×＋×＋×＝.
反思与感悟 解此类题的关键是搞清离散型随机变量X取每个值时所对应的随机事件，然后利用排列、组合知识求出X取每个值时的概率，利用均值的公式便可得到.
跟踪训练2 某地举办知识竞赛，组委会为每位选手都备有10道不同的题目，其中有6道艺术类题目，2道文学类题目，2道体育类题目，每位选手从给定的10道题中不放回地随机抽取3次，每次抽取一道题，回答完一道题后，再抽取下一道题进行回答.
(1)求某选手在3次抽取中，只有第一次抽到的是艺术类题目的概率；
(2)求某选手抽到体育类题目的次数X的均值.
解 从10道不同的题目中不放回地随机抽取3次，每次只抽取1道题，抽取方法的总数为CCC.
(1)某选手在3次抽取中，只有第一次抽到的是艺术类题目的方法数为CCC，
所以这位选手在3次抽取的题目中，只有第一次抽到的是艺术类题目的概率为＝.
(2)由题意可知X的取值可能为0,1,2.
P(X＝0)＝＝，
P(X＝1)＝＝，
P(X＝2)＝＝.
故X的分布列为
X
0
1
2
P
E(X)＝0×＋1×＋2×＝.
类型三 与相互独立事件有关的分布列的均值
例3 某学生需依次进行身体体能和外语两个项目的训练及考核.每个项目只有一次补考机会，补考不及格者不能进入下一个项目的训练(即淘汰)，若该学生身体体能考核合格的概率是，外语考核合格的概率是，假设每一次考核是否合格互不影响.
假设该生不放弃每一次考核的机会.用ξ表示其参加补考的次数，求随机变量ξ的均值.
解 ξ的可能取值为0,1,2.
设该学生第一次、第二次身体体能考核合格为事件A1，A2，第一次、第二次外语考核合格为事件B1，B2，
P(ξ＝0)＝P(A1B1)＝×＝，
P(ξ＝2)＝P(A2 B2)＋P(A2 )
＝×××＋×××＝.
根据分布列的性质，可知P(ξ＝1)＝1－P(ξ＝0)－P(ξ＝2)＝.
所以其分布列为
ξ
0
1
2
P
E(ξ)＝0×＋1×＋2×＝.
反思与感悟 若随机变量取某一值的概率较为复杂或不好求时，可以利用分布列的性质求其概率.
跟踪训练3 A，B两个代表队进行乒乓球对抗赛，每队三名队员，A队队员是A1，A2，A3，B队队员是B1，B2，B3，按以往多次比赛的统计，对阵队员之间的胜负概率如下：
对阵队员
A队队员胜的概率
A队队员负的概率
A1对B1
A2对B2
A3对B3
现按表中对阵方式出场，每场胜队得1分，负队得0分，
设A队最后所得总分为随机变量X，求E(X).
解 由题意知X的可能取值为3,2,1,0.
P(X＝3)＝××＝，
P(X＝2)＝××＋××＋××＝，
P(X＝1)＝××＋××＋××＝，
P(X＝0)＝××＝.
故X的分布列为
X
0
1
2
3
P
E(X)＝3×＋2×＋1×＋0×＝.
类型四 均值的实际应用
例4 根据气象预报，某地区近期有小洪水的概率为0.25，有大洪水的概率为0.01.该地区某工地上有一台大型设备，遇到大洪水时要损失60 000元，遇到小洪水时要损失10 000元.为保护设备，有以下3种方案：
方案1：运走设备，搬运费为3 800元.
方案2：建保护围墙，建设费为2 000元，但围墙只能防小洪水.
方案3：不采取措施.
试比较哪一种方案好.
解 用X1, X2，X3分别表示方案1,2,3的损失.
采用第1种方案，无论有无洪水，都损失3 800元，即
X1＝3 800.
采用第2种方案，遇到大洪水时，损失2 000＋60 000＝62 000元；没有大洪水时，损失2 000元，即
X2＝
同样，采用第3种方案，有
X3＝
于是，
E(X1)＝3 800，
E(X2)＝62 000×P(X2＝62 000)＋2 000×P(X2＝2 000)
＝62 000×0.01＋2 000×(1－0.01)＝2 600，
E(X3)＝60 000×P(X3＝60 000)＋10 000×P(X3＝10 000)＋0×P(X3＝0)
＝60 000×0.01＋10 000×0.25＝3 100.
采取方案2的平均损失最小，因此可以选择方案2.
反思与感悟 值得注意的是，结论是通过比较“平均损失”而得出的.一般地，我们可以这样来理解“平均损失”：如果问题中的气象情况多次发生，那么采用方案2将会使损失减到最小.由于洪水是否发生以及洪水发生的大小都是随机的，因此对于个别的一次决策，采用方案2也不一定是最好的.
跟踪训练4 某企业有甲、乙两个研发小组，他们研发新产品成功的概率分别为和.现安排甲组研发新产品A，乙组研发新产品B.设甲、乙两组的研发相互独立.
(1)求至少有一种新产品研发成功的概率；
(2)若新产品A研发成功，预计企业可获利润120万元；若新产品B研发成功，预计企业可获利润100万元.求该企业可获利润的分布列和均值.
解 记E＝{甲组研发新产品成功}，F＝{乙组研发新产品成功}.由题设知P(E)＝，P()＝，P(F)＝，P()＝，且事件E与F，E与，与F，与都相互独立.
(1)记H＝{至少有一种新产品研发成功}，则＝ ，
于是P()＝P()P()＝×＝，
故所求的概率为P(H)＝1－P()＝1－＝.
(2)设企业可获利润为X万元，则X的可能取值为0,100,120,220.因为P(X＝0)＝P( )＝×＝，
P(X＝100)＝P(F)＝×＝，
P(X＝120)＝P(E)＝×＝，
P(X＝220)＝P(EF)＝×＝，
故所求的分布列为
X
0
100
120
220
P
E(X)＝0×＋100×＋120×＋220×＝＝＝140.
1.已知随机变量ξ的分布列为
ξ
－1
0
1
P
m
若η＝aξ＋3，E(η)＝，则a＝________.
答案 2
解析 由分布列的性质，得＋＋m＝1，即m＝，
所以E(ξ)＝(－1)×＋0×＋1×＝－.
则E(η)＝E(aξ＋3)＝aE(ξ)＋3＝.
即－a＋3＝，得a＝2.
2.设15 000件产品中有1 000件次品，从中抽取150件进行检查，则查得次品数的数学期望为________.
答案 10
解析 设查得的次品数为随机变量X，
由题意得X～B，
所以E(X)＝150×＝10.
3.两封信随机投入A、B、C三个空邮箱中，则A邮箱的信件数ξ的数学期望E(ξ)＝________.
答案
解析 分布列如下表所示：
ξ
0
1
2
P
所以期望E(ξ)＝0×＋1×＋2×＝＝.
4.现有一游戏装置如图，小球从最上方入口处投入，每次遇到黑色障碍物等可能地向左、右两边落下.游戏规则为：若小球最终落入A槽，得10张奖票；若落入B槽，得5张奖票；若落入C槽，得重投一次的机会，但投球的总次数不超过3次.
(1)求投球一次，小球落入B槽的概率；
(2)设玩一次游戏能获得的奖票数为随机变量X，求X的分布列及均值.
解 (1)由题意可知投一次小球，落入B槽的概率为()2＋()2＝.
(2)落入A槽的概率为()2＝，
落入B槽的概率为，
落入C槽的概率为()2＝.
X的所有可能取值为0,5,10，
P(X＝0)＝()3＝，
P(X＝5)＝＋×＋()2×＝.
P(X＝10)＝＋×＋()2×＝.
所以X的分布列为
X
0
5
10
P
E(X)＝0×＋5×＋10×＝.
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.
一、选择题
1.签盒中有编号为1,2,3,4,5,6的六支签，从中任取3支，设X为这3支签的号码之中最大的一个，则X的数学期望为( )
A.5 B.5.25 C.5.8 D.4.5
答案 B
解析 由题意可知，X可以取3,4,5,6，
P(X＝3)＝＝，
P(X＝4)＝＝，
P(X＝5)＝＝，
P(X＝6)＝＝.
由数学期望的定义可求得
E(X)＝5.25.
2.一个袋子里装有大小相同的3个红球和2个黄球，从中同时取2个，则其中含红球个数的数学期望是( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 记X为同时取出的两个球中含红球的个数，则
P(X＝0)＝＝，
P(X＝1)＝＝，
P(X＝2)＝＝，
E(X)＝0×＋1×＋2×＝.
3.某班有的学生数学成绩优秀，如果从班中随机地找出5名学生，那么其中数学成绩优秀的学生数X～B，则E(－X)的值为( )
A. B.－
C. D.－
答案 D
解析 ∵X～B，∴E(X)＝5×＝，
∴E(－X)＝－E(X)＝－.
4.甲、乙两台自动车床生产同种标准的零件，X表示甲车床生产1 000件产品中的次品数，Y表示乙车床生产1 000件产品中的次品数，经过一段时间的考察，X，Y的分布列分别是
X
0
1
2
3
P
0.7
0.1
0.1
0.1
Y
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.甲与乙质量一样 D.无法判定
答案 A
解析 E(X)＝0×0.7＋1×0.1＋2×0.1＋3×0.1＝0.6，E(Y)＝0×0.5＋1×0.3＋2×0.2＋3×0＝0.7.
显然E(X)
A.1.48 B.0.76
C.0.24 D.1
答案 A
解析 ξ的分布列为
ξ
1
3
P
0.76
0.24
E(ξ)＝1×0.76＋3×0.24＝1.48.
二、填空题
6.甲、乙两人独立地从6门选修课程中任选3门进行学习，记两人所选课程相同的门数为ξ，则E(ξ)＝________.
答案 1.5
解析 ξ的可能取值为0,1,2,3，
则P(ξ＝0)＝＝，
P(ξ＝1)＝＝，
P(ξ＝2)＝＝，
P(ξ＝3)＝＝，
则E(ξ)＝0×＋1×＋2×＋3×＝1.5，
7.投掷两个正方体骰子，至少有一个4点或5点出现时，就论这次试验成功，则在10次试验中，成功次数X的数学期望是________.
答案
解析 在一次试验中成功的概率为1－×＝，
∵X～B，
∴E(X)＝np＝10×＝.
8.一个篮球运动员投篮一次得3分的概率为a，得2分的概率为b，不得分的概率为c(a、b、c∈(0,1))，已知他投篮一次得分的数学期望为1(不计其他得分情况)，则ab的最大值为______.
答案
解析 由已知可得3a＋2b＋0×c＝1，即3a＋2b＝1，
∴ab＝·3a·2b≤2＝×2＝.
当且仅当3a＝2b＝时取等号，即ab的最大值为.
9.一盒子中有10个筹码，其中5个标有2元，5个标有5元，某人从此盒子中随机有放回地抽取3个筹码，若他获得的奖金数等于所抽3个筹码的钱数之和，则他获得奖金数X的均值为________.
答案
解析 由于有放回地抽取，所以每次取到2元和5元筹码的概率一样，均为，则获得奖金数X的分布列如下：
X
6
9
12
15
P
3
C3
C3
C3
∴E(X)＝6×＋9×＋12×＋15×＝＝.
三、解答题
10.某大学志愿者协会有6名男同学，4名女同学.在这10名同学中，3名同学来自数学学院，其余7名同学来自物理、化学等其他互不相同的七个学院，现从这10名同学中随机选取3名同学，到希望小学进行支教活动(每位同学被选到的可能性相同).
(1)求选出的3名同学来自互不相同的学院的概率；
(2)设X为选出的3名同学中女同学的人数，求随机变量X的分布列和数学期望.
解 (1)设“选出的3名同学来自互不相同的学院”为事件A，则P(A)＝＝.
所以，选出的3名同学来自互不相同的学院的概率为.
(2)随机变量X的所有可能取值为0,1,2,3.
P(X＝k)＝(k＝0,1,2,3).
所以，随机变量X的分布列是
X
0
1
2
3
P
随机变量X的数学期望E (X)＝0×＋1×＋2×＋3×＝.
11.某银行规定，一张银行卡若在一天内出现3次密码尝试错误，该银行卡将被锁定，小王到该银行取钱时，发现自己忘记了银行卡的密码，但可以确认该银行卡的正确密码是他常用的6个密码之一，小王决定从中不重复地随机选择1个进行尝试.若密码正确，则结束尝试；否则继续尝试，直至该银行卡被锁定.
(1)求当天小王的该银行卡被锁定的概率；
(2)设当天小王用该银行卡尝试密码的次数为X，求X的分布列和数学期望.
解 (1)设“当天小王的该银行卡被锁定”的事件为A，则P(A)＝××＝.
(2)依题意得，X所有可能的取值是1,2,3，又P(X＝1)＝，P(X＝2)＝×＝，P(X＝3)＝××1＝.所以X的分布列为
X
1
2
3
P
所以E(X)＝1×＋2×＋3×＝.
12.本着健康低碳的生活理念，租自行车骑游的人越来越多.某自行车租车点的收费标准是每车每次租车时间不超过两小时免费，超过两小时的部分，每小时收费2元(不足1小时的部分按1小时计算).有甲、乙两人相互独立来该租车点租车骑游(各租一车一次).设甲、乙不超过两小时还车的概率分别为，；两小时以上且不超过三小时还车的概率分别为，；两人租车时间都不会超过四小时.
(1)求甲、乙两人所付的租车费用相同的概率；
(2)设甲、乙两人所付的租车费用之和为随机变量ξ，求ξ的分布列及数学期望E(ξ).
解 (1)由题意得，甲、乙在三小时以上且不超过四小时还车的概率分别为，.
记甲、乙两人所付的租车费用相同为事件A，则
P(A)＝×＋×＋×＝.
故甲、乙两人所付的租车费用相同的概率为.
(2)ξ可能取的值有0,2,4,6,8.
P(ξ＝0)＝×＝；
P(ξ＝2)＝×＋×＝；
P(ξ＝4)＝×＋×＋×＝；
P(ξ＝6)＝×＋×＝；
P(ξ＝8)＝×＝.
∴甲、乙两人所付的租车费用之和ξ的分布列为
ξ
0
2
4
6
8
P
∴E(ξ)＝0×＋2×＋4×＋6×＋8×＝.
相关资料
更多
