17.二项分布及其应用.doc

高考数学母题规划,助你考入清华北大！杨培明(电话:13965261699)数学丛书,给您一个智慧的人生！高考数学母题 母题(三-17):二项分布及其应用(787) 0223 二项分布及其应用 母题(三-17):(人教A版选修2-3(P51,63,67)在n次独立重复试验中,设事件A发生的次数为X,在每次试验中事件A发生的概率为p,那么,在n次独立重复试验中,事件A恰好发生k次的概率为P(X=k)=Cnkpk(1-p)n-k(k=0,1,n),此时称随机变量X服从二项分布,记作XB(n,p),并称p为成功概率,则EX=np,DX=np(1-p).解析:(法一)由EX=(kCnk=nCn-1k-1)=np=npp+(1-p)n-1=np;由EX2=(k2Cnk=nCn-1k-1+n(n-1)Cn-2k-2)=np+n(n-1)p2=np(1-p)+n2p2DX=EX2-(EX)2=np(1-p);(法二)设引入随机变量Xk:第k次试验事件发生时,Xk=1;第k次试验事件不发生时,Xk=0.则XkB(1,p)EXk=p,DXk=p(1-p);由=X1+X2+XnE=E(X1+X2+Xn)=EX1+EX2+EXn=np;由X1,X2,Xn相互独立D=D(X1+X2+Xn)=DX1+DX2+DXn=np(1-p).点评:二项分布及其应用在教材中单独成节,由此,可见其重要性;二项分布的期望和方差公式需理解、记忆、掌握,二项分布的期望和方差公式的证明方法应理解、掌握. 子题(1):(2008年安徽高考试题)为防止风沙危害,某地决定建设防护绿化带,种植杨树、沙柳等植物.某人一次种植了n株沙柳,各株沙柳的成活与否是相互独立的,成活率为p.设为成活沙柳的株数,数学期望E为3,标准差为.()求n,p的值,并写出的分布列;()若有3株或3株以上的沙柳未成活,则需要补种.求需要补种的概率.解析:()由B(n,p)E=np=3,D=np(1-p)=()2np=3,np(1-p)=n=6,p=P(=i)=C6i()6(i=0,1,2,3,4,5,6)的分布列为:()P(3)=P(=3)+P(=4)+P(=5)+P(=6)=. 注:二项分布的期望和方差公式在解答题中可直接使用,其中,应注意方差D与标准差的区别与联系. 子题(2):(2008年四川高考试题)设进入某商场的每一位顾客购买甲商品的概率0.5,购买乙商品的概率为0.6,且顾客购买甲商品与购买乙商品相互独立,每位顾客间购买商品也相互独立.()求进入商场的1位顾客购买甲、乙两种商品中的一种的概率;()求进入商场的1位顾客至少购买甲、乙两种商品中的一种的概率;()设是进入商场的3位顾客至少购买甲、乙商品中一种的人数,求的分布列及期望.解析:设进入商场的1位顾客购买甲、乙商品的事件分别为A、B,则A、B相互独立,且P(A)=0.2,P(B)=0.6;()事件M:“进入商场的1位顾客购买甲、乙两种商品中的一种”=A+BP(M)=P(A+B)=P(A)+P(B)=0.5;()事件N:“至少购买甲、乙两种商品中的一种”的对立事件=P()=P()=0.2P(N)=0.8;()可取0,1,2,3;P(=k)=C3k×0.8k(1-0.8)3-k(k=0,1,2,3)的分布列为:由B(3,0.8)E=3×0.8=2.4. 注:包装、引伸成功概率p是高考命制二项分布的期望和方差试题的常法,因此,先求成功概率p,再利用二项分布的期望和方差公式解决相关问题,是解决该类问题的“母法”. 子题(3):(2005年北京高考试题)甲、乙两人各进行3次射击,甲每次击中目标的概率是,乙每次击中目标的概 0224 母题(三-17):二项分布及其应用(787) 率是.()记甲击中目标的次数为,求的概率分布及数学期望E;()求乙至多击中目标2次的概率;()求甲恰好比乙多击中目标2次的概率.解析:()的可能值有0,1,2,3,且P(=k)=C3k()k(1-)3-k(k=0,1,2,3)的概率分布为:由B(3,)E=3×=;设乙击中目标的次数为,则的可能值有0,1,2,3,且P(=k)=C3k()k(1-)3-k(k=0,1,2,3)的概率分布为:()乙至多击中目标2次的概率P=P(=0)+P(=1)+P(=2)=1-P(=3)=;()甲恰好比乙多击中目标2次的概率P=P(=2)P(=0)+P(=3)P(=1)=. 注:给出两个二项分布模型,求其成功次数关系的概率,是二项分布的典型应用,解决问题的一般方法是列出两个二项分布的分布列. 子题系列:1.(2011年全国高考试题)根据以往统计资料,某地车主购买甲种保险的概率为0.5,购买乙种保险但不购买甲种保险的概率为0.3,设各车主购买保险相互独立.()求该地1位车主至少购买甲、乙两种保险中的1种的概率;()X表示该地的100为车主中,甲、乙两种保险都不购买的车主数,求X的期望.2.(2006年湖南高考试题)某安全生产监督部门对5家小型煤矿进行安全检查(简称安检),若安检不合格,则必须整改.若整改后经复查仍不合格,则强制关闭.设每家煤矿安检是否合格是相互独立的,且每家煤矿整改前合格的概率是0.5,整改后安检合格的概率是0.8.计算(结果精确到0.01);()恰好有两家煤矿必须整改的概率;()平均有多少家煤矿必须整改;()至少关闭一家煤矿的概率.3.(2007年江西高考试题)某陶瓷厂准备烧制甲、乙、丙三件不同的工艺品,制作过程必须先后经过两次烧制,当第一次烧制合格后方可进入第二次烧制,两次烧制过程相互独立.根据该厂现有的技术水平经过第一次烧制后甲、乙、丙三件产品合格的概率依次为0.5,0.6,0.4.经过第二次烧制后甲、乙、丙三件产品合格的概率依次为0.6,0.5,0.75.()求第一次烧制后恰有一件产品合格的概率;()经过前后两次烧制后,合格工艺品的个数为,求随机变量的期望.4.(2006年陕西高考试题)甲、乙、丙3人投篮,投进的概率分别是、.()现3人各投篮1次,求3人都没有投进的概率;()用表示乙投篮3次的进球数,求随机变量的概率分布及数学期望E.5.(2006年重庆高考试题)某大厦的一部电梯从底层出发后只能在第18、19、20层可以停靠.若该电梯在底层载有5位乘客,且每位乘客在这三层的每一层下电梯的概率均为,用表示这5位乘客在第20层下电梯的人数,求:()随机变量的分布列;()随机变量的期望.6.(2010年四川高考试题)某种有奖销售的饮料,瓶盖内印有“奖励一瓶”或“谢谢购买”字样,购买一瓶若其瓶盖内印有“奖励一瓶”字样即为中奖,中奖概率为.甲、乙、丙三位同学每人购买了一瓶该饮料.()求甲中奖且乙、丙都没有中奖的概率;()求中奖人数的分布列及数学期望E.7.(2012年四川高考试题)某居民小区有两个相互独立的安全防范系统(简称系统)A和B,系统A和B在任意时刻发生故障的概率分别为和p.()若在任意时刻至少有一个系统不发生故障的概率为,求p的值;()设系统A在3次相互独立的检测中不发生故障的次数为随机变量,求的概率分布列及数学期望E.8.(2011年天津高考试题)学校游园活动有这样一个游戏项目:甲箱子里装有3个白球,2个黑球,乙箱子里装有1个白球,2个黑球,这些球除颜色外完全相同,每次游戏从这两个箱子里各随机摸出2个球,若摸出的白球不少于2个,则获奖(每次游戏结束后将球放回原箱).()求在1次游戏中,()摸出3个白球的概率;()获奖的概率;()求在2次游戏中,获奖次数X的分布列及数学期望E(X). 母题(三-17):二项分布及其应用(787) 0225 9.(2008年山东高考试题)甲、乙两队参加奥运知识竞赛,每队3人,每人回答一个问题,答对者为本队赢得一分,答错得零分.假设甲队中每人答对的概率均为,乙队中3人答对的概率分别为、,且各人回答正确与否相互之间没有影响.用表示甲队的总得分.()求随机变量的分布列和数学期望;()用A表示:“甲、乙两队总得分之和等于3”这一事件,用B表示:“甲队总得分大于乙队总得分”这一事件,求P(AB).10.(2006年全国高考试题)A、B是治疗同一种疾病的两种药,用若干试验组进行对比试验,每个试验组由4只小白鼠组成,其中2只服用A,另2只服用B,然后观察疗效.若在一个试验组中,服用A有效的小白鼠的只数比服用B有效的多,就称该试验组为甲类组.设每只小白鼠服用A有效的概率为,服用B有效的概率为.()求一个试验组为甲类组的概率;()观察3个试验组,用表示这3个试验组中甲类组的个数.求的分布列和数学期望.11.(2007年湖南高考试题)某地区为下岗人员免费提供财会和计算机培训,以提高下岗人员的再就业能力,每名下岗人员可以选择参加一项培训、参加两项培训或不参加培训,已知参加过财会培训的有60%,参加过计算机培训的有75%,假设每个人对培训项目的选择是相互独立的,且各人的选择相互之间没有影响.()任选1名下岗人员,求该人参加过培训的概率;()任选3名下岗人员,记为3人中参加过培训的人数,求的分布列和期望.12.(2008年四川延考试题)一条生产线上生产的产品按质量情况分为三类:A类、B类、C类.检验员定时从该生产线上任取2件产品进行一次抽检,若发现其中含有C类产品或2件都是B类产品,就需要调整设备,否则不需要调整.已知该生产线上生产的每件产品为A类品,B类品和C类品的概率分别为0.9,0.05和0.05,且各件产品的质量情况互不影响.()求在一次抽检后,设备不需要调整的概率;()若检验员一天抽检3次,以表示一天中需要调整设备的次数,求的分布列和数学期望. 子题详解:1.解:设该车主购买乙种保险的概率为p,由题意知p(1-0.5)=0.3p=0.6;()该地1位车主至少购买甲、乙两种保险中的1种的概率=1-(1-0.5)(1-0.6)=0.8;()对每位车主甲、乙两种保险都不购买的概率=(1-0.5)(1-0.6)=0.2XB(100,0.2)EX=100×0.2=20.2.解:()每家煤矿必须整改的概率=1-0.5=0.5,且每家煤矿是否整改是相互独立的恰好有两家煤矿必须整改的概率P=C52×0.52(1-0.5)2=0.31;()由必须整改的煤矿数XB(5,0.5)平均有EX=5×0.5=2.5家煤矿必须整改;()某煤矿被关闭,即该煤矿第一次安检不合格,整改后经复查仍不合格该煤矿被关闭的概率P=(1-0.5)(1-0.8)=0.1该煤矿不被关闭的概率是0.9至少关闭一家煤矿的概率P=1-0.950.41.3.解:()分别记甲、乙、丙经过第一次烧制后合格为事件A1,A2,A3;则A1,A2,A3相互独立,且P(A1)=0.5,P(A2)=0.6,P(A3)=0.4;事件M:“第一次烧制后恰有一件产品合格”=A1+A2+A3P(M)=0.38;()分别记甲、乙、丙经过两次烧制后合格为事件A,B,C,则P(A)=0.5×0.6=0.3,P(B)=0.6×0.5=0.3,P(C)=0.4×0.75=0.3每件工艺品经过两次烧制后合格的概率均为0.3B(3,0.3)E=3×0.3=0.9.4.解:()3人都没有投进的概率P=(1-)(1-)(1-)=;()的可能值有0,1,2,3,且P(=k)=C3k()k(1-)3-k(k=0,1,2,3)的概率分布为:由B(3,)E=3×=.5.解:()的可能值有0,1,2,3,4,5,且P(=k)=C5k()k(1-)5-k(k=0,1,2,3,4,5)的概率分布为:()由B(5, )E=5×=.6.解:()设甲、乙、丙中奖的事件分别为A、B、C,则A、B、C相互独立,且P(A)=P(B)=P(C)=;事件M:“甲中奖且乙、丙都没有中奖”=AP(M)=P(A)=P(A)P()P()=; 0226 母题(三-17):二项分布及其应用(787) ()的可能值有0,1,2,3,且P(=k)=C3k()k(1-)3-k(k=0,1,2,3)的概率分布为:由B(3,)E=3×=.7.解:()由1-×p=p=;()的可能值有0,1,2,3,且P(=k)=C3k(1-)k()3-k(k=0,1,2,3)的概率分布为:由B(3,)E=3×=2.7.8.解:()设“在1次游戏中摸出i个白球”为事件Ai(i=0,1,2,3),()摸出3个白球的概率P(A3)=;()获奖的概率=P(A2)+P(A3)=(+)+=+=;()X的所有可能值为0,1,2,且P(=k)=C2k()k(1-)2-k(k=0,1,2)X的分布列是:由B(2, )E=2×=1.4.9.解:()的可能值有0,1,2,3,且P(=k)=C3k()k(1-)3-k(k=0,1,2,3)的分布列为:由B(3,)E=3×=2;()设表示乙队的总得分,则P(=0)=(1-)(1-)(1-)=,P(=1)=(1-)(1-)+(1-)×(1-)+(1-)(1-)×=;用C表示事件:“甲得2分乙得1分”,用D表示事件:“甲得3分乙得0分”,则C、D互斥,且P(C)=P(=2)P(=1)=,P(D)=P(=3)P(=0)=;由AB=C+DP(AB)=P(C+D)=P(C)+P(D)=.10.解:()设A1表示事件“一个试验组中,服用A有效的小白鼠有i只”,B1表示事件“一个试验组中,服用B有效的小白鼠有i只”(i=0,1,2),则Ai与Bj相互独立,且P(A1)=C21×(1-)=,P(A2)=C22()2=,P(B0)=C20(1-)2=,P(B1)=C21×(1-)=;事件M:“一个试验组为甲类组”=A1B0+A2B0+A2B1,且A1B0、A2B0、A2B1两两互斥P(M)=P(A1B0+A2B0+A2B1)=;()的可能值为0,1,2,3,且P(=k)=C3k()k(1-)3-k(k=0,1,2,3)的分布列为:由B(3,)E=3×=.11.解:()任选1名下岗人员,记“该人参加过财会培训”为事件A,“该人参加过计算机培训”为事件B,则A与B相互独立,且P(A)=0.6,P(B)=0.75;该人参加过培训的概率=1-P()=1-P()P()=0.9;()的可能值为0,1,2,3,且P(=k)=C3k×0.9k×(1-0.9)3-k(k=0,1,2,3)的分布列为:由B(3,0.9)E=3×0.9=2.7.12.解:()设Ai表示事件“在一次抽检中抽到的第i件产品为A类品”,Bi表示事件“在一次抽检中抽到的第i件产品为B类品”(i=1,2);则Ai与Bj相互独立,且P(Ai)=0.9,P(Bi)=0.05;事件M“一次抽检后,设备不需要调整”=A1A2+A1B2+B1A2P(M)=P(A1A2+A1B2+B1A2)=P(A1A2)+P(A1B2)+P(B1A2)=0.9;()一次抽检后,设备需要调整的概率=1-0.9=0.1,的可能值为0,1,2,3,且P(=k)=C3k×0.1k(1-0.1)3-k的分布列为:由B(3,0.1)E=3×0.1=0.3.