《7.4 二项分布与超几何分布 -(人教A版2019选择性必修第二、三册) (教师版).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《7.4 二项分布与超几何分布 -(人教A版2019选择性必修第二、三册) (教师版).docx（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、二项分布与超几何分布知识剖析1二项分布九重伯努利试验(1)我们把只包含两个可能结果的试验叫做伯努利试验，比如产品的合格或不合格，医学检验结果的阳性或阴性；(2)将一个伯努利试验独立地重复进行71次所组成的随机试验称为九重伯努利试验，(3)九重伯努利试验具有如下共同特征第一：同一个伯努利试验重复做几次；第二：各次试验的结果相互独立；二项分布(1)概念一般地，在九重伯努利试验中，设每次试验中事件4发生的概率为p(0 p22D(X)=64.故选：A.3()已知随机变量X服从二项分布X8(九，p),且E(X) = 2 ,D(X) = 1,则 P(X = 3)=()1I31A. -B. -C. -D.-
2、4382【答案】A【解析】因为X服从二项分布X取% p), E(X)=2,所以 np=2, np p)=T,即 n=4, p= 2则尸(X=3)= C初尸=1,故选：A.4()翡翠市场流行一种赌石”游戏规则。翡翠在开采出来时有一层风化皮包裹着，无法知道其内的好坏， 须切割后方能知道翡翠的价值，参加者先缴纳一定金额后可得到一块翡翠石并现场开石验证其具有的收藏 价值.某举办商在赌石游戏中设置了甲、乙两种赌石规则，规则甲的赌中率为,赌中后可获得20万元；规 则乙的赌中率为Po(OP VI),赌中后可得30万元；未赌中则没有收获.每人有且只有一次赌石机会，每 次赌中与否互不影响，赌石结束后当场得到兑现
3、金额.若收藏者张先生、李先生都选择赌石规则甲或选择 赌石规则乙进行赌石，那当P。=时，两种方式累计得到金额的数学期望相等时.【答案w【解析】设收藏者张先生、李先生都选择规则甲赌中的次数为X1，都选择规则乙赌中的次数为X2,则这 两人选择规则甲累计获奖得金额的数学期望为E(2OX1),选择规则乙累计获奖得金额的数学期望为 E(30X2).由已知可得，Xi 8(2, |), X2BQ, P0),所以E(Xi)=/ E(X2) = 2PQ,从而E(20Xi) = 20E(XD = 20x- = , E(30X2) = 30E(X2) = 60Po.33若E（20Xi） = E（30X2）,则弓二60
4、P。，解得 = 也【题型三】解答题【典题1】在袋子中装有10个大小相同的小球，其中黑球有3个，白球有几（2工7145,且九工3）个，其余 的球为红球.（I）若几=5,从袋中任取1个球，记下颜色后放回，连续取三次，求三次取出的球中恰有2个红球的概 率；4（II）从袋里任意取出2个球，如果这两个球的颜色相同的概率是正，求红球的个数；（III）在（II）的条件下，从袋里任意取出2个球.若取出1个白球记1分，取出1个黑球记2分，取出1个 红球记3分.用f表示取出的2个球所得分数的和，写出f的分布列，并求f的数学期望成.1【解析】（【）设“从袋中任取1个球是红球”为事件4则PQ4）=所以，P3（2） =
5、第电21=卷.答：三次取球中恰有2个红球的概率为高. 乙O（H）设“从袋里任意取出2个球，球的颜色相同”为事件以IjlllprDA _=6+一（一一 1）+（7几）（6九）_ _4_整理得：rr 7n + 12 = 0,解得n=3（舍）或九=4.所以，红球的个数为4个.a n4（m）S的取值为2, 3, 4, 5, 6,且p（f = 2）=殍P纥= 3）=# 二提=p（f = 5）=孥是，p（f = 6）=乌所以的分布列为23456p2411J_15153515一2411119所以，E = 2 x + 3 x y5 + 4x+5x 5+ 6x【典题2 2020年初，新冠肺炎疫情袭击全国，某省由
6、于人员流动性较大，成为湖北省外疫情最严重的省份之 一，截至2月29日，该省已累计确诊1349例患者（无境外输入病例）.该省新冠肺炎的密切接触者（均已接受检测)中确诊患者约占10%,以这些密切接触者确诊的频率代替1名密切接触者确诊发生的概率,每名密切接触 者是否确诊相互独立.现有密切接触者20人，为检测出所有患者，设计了如下方案：将这20名密切接触者随 机地按几(1 nC10所以取出的3个球中红球个数多于白球个数的概率为：3711P(4) = P(&) + P(4) + P(4) = + - + = -答：取出的3个球中红球个数多于白球个数的概率为点2()随着人们社会责任感与公众意识的不断提高，
7、越来越多的人成为了志愿者.某创业园区对其员工是 否为志愿者的情况进行了抽样调查，在随机抽取的10位员工中，有3人是志愿者.(1)在这10人中随机抽取4人填写调查问卷，求这4人中恰好有1人是志愿者的概率P；(2)已知该创业园区有1万多名员工，从中随机调查1人是志愿者的概率为卷，那么在该创业园区随机调 查4人，求其中恰有1人是志愿者的概率P2；(3)该创业园区的4团队有100位员工，其中有30人是志愿者.若在4团队随机调查4人，则其中恰好有 1人是志愿者的概率为P3.试根据(I)、(H)中的P1和P2的值，写出P1的大小关系(只写结果，不用说明理由).1【答案】(1) -(2) 0.4116(3)
8、 Pl P3 【解析】(1阳=翠JC10所以这4人中恰好有1人是志愿者的概率为士2(11年=盘扁)1.扁)3 = 0.4116,所以这4人中恰好有1人是志愿者的概率为0.4116.(III)在/团队随机调查4人，则其中恰好有1人是志愿者的概率为03= %窈-0.4188,cioo故有P1 23 。2 3 ()为研究“在几次独立重复试验中，事件/恰好发生k次的概率的和“这个课题，我们可以分三步进行研究：(i)取特殊事件进行研究；(H)观察分析上述结果得到研究结论；(in)试证明你得到的结论.现 在，请你完成：(1)抛掷硬币4次，设Po R B,P4分别表示正面向上次数为0次，1次,2次，3次，4
9、次的概率，求Pu R /3/4 (用分数表示)，并求P0 + P1 + P2+P3+P4；(2)抛掷一颗骰子三次，设P0分别表示向上一面点数是3恰好出现0次，1次，2次，3次的概率，求Po ,P1 岛(用分数表示)，并求Po +P1 +。2 +P3；(3)由(1)、(2)写出结论，并对得到的结论给予解释或给予证明.【答案】00=匕 Pl=9 02=1 03 =9。4=匕 Po+Pl+P2+P3+P4=l164040 Po=M，P1=H，P2=-。3=白，Po+P+2+P3=1(3)见解析Z 1O/ Z/ ZZ 1O【解析】用4(片1, 2, 3, 4)表示第i次抛掷硬币掷得正面向上的事件，则4
10、发生的次数X,服从二项分布，即XsB(4,乃=以(力G)i = c；G)4(i = o, 1, 2, 3, 4),所以00=9 01=9 02=/ P3=3 尸4=白 Po+Pl+P2+P3+P4=l.16404lo(2)用4(i=l, 2, 3)表示第，次抛掷骰子掷得向上一面点数是3的事件，则4发生的次数X服从二项分 布，即 XsB(3, i),Pi = CC)3T(i = o, 1, 2, 3),所以 匕=黑，P1=H，。3=高一。+尸1+02+。3=1. / X。/ /乙/ 1.0(3)在次独立重复试验中，事件A恰好发生武仁0, 1, 2, 3,)次的概率的和为1.证明：在次独立重复试验
11、中，事件A每一次发生的概率为p,则 XsB(, p),:Pt = CnPl(l p)n，.%0 Pt = Qpi(l-p)X = (l p)+p = l.或这样解释：Ai UA2U.UAzU. 是必然事件，所以，在几次独立重复试验中，事件4恰好发生k(k = O, L 2, 3,，几)次的概率的和为1.4()某地区为贯彻习近平总书记提出的“为民服务孺子牛、创新发展拓荒牛、艰苦奋斗老黄牛”的三牛 精神，鼓励农户利用荒坡种植果树.某农户考察三种不同的果树苗4、B、C,经引种试验后发现，引种 树苗人的自然成活率为0.8,引种树苗8、。的自然成活率均为p(0.7MpM0.9).(1)任取树苗4、B、C
12、各一棵，估计自然成活的棵数为X,求X的分布列及E(X)；(2)将中的E(X)取得最大值时p的值作为B种树苗自然成活的概率.该农户决定引种九棵8种树苗，引种 后没有自然成活的树苗中有75%的树苗可经过人工栽培技术处理，处理后成活的概率为0.8,其余的树 苗不能成活.求一棵B种树苗最终成活的概率；若每棵树苗引种最终成活后可获利300元，不成活的每棵亏损50元，该农户为了获利不低于20万元，问至少引种B种树苗多少棵？【答案】(1) 2p+0.8 (2)0.96700【解析】(1)依题意，X的所有可能值为0, 1, 2, 3,则 P(X=0)=0.2(l p)2=0.2p20.4p+0.2,P(X=l
13、)=0.8x(l p)2+0.2x C2 Xpx(l p)=0.8(l p)2+0.4p(l p)=0.4p21.2p+0.8,P(X=2)=O.2p2+o.8x Cl xpx(lp)=0.22+i.6p(lp)=-1.42+L6p,P(X=3)=0.8p2,所以X的分布列为：X0123P0.2/-0.4p+0.20.4p2 L2p+0.8-1.4/72+1.6p0.8p2(X)=0x(0.2p2 - 0.4p+0.2)+1 x(0.4/?2 1.2p+0.8)+2x( -1.4/72+1 .6)+3 x0.8p2=2+0.8 (2)当p=0.9时，(X)取得最大值.一棵B树苗最终成活的概率为
14、0.9+0.1x0.75x0.8=0.96.记y为棵树苗的成活棵数，M(n)为棵树苗的利润，则 Y0.96), E(K)=0.96，颇)二300丫-50(一冷二350丫一50，E(M(n)=350E(Y)-50n=286n,要使 E(何()丘200000,则有论699.3.所以该农户至少种植700棵树苗，就可获利不低于20万元.问：那他是哪两次中了？答：共有或可能情况(就组合问题而已).问：那他每种情况的概率是相等的么？答：是的，每次投篮都是独立事件，每种情况都是中2次不中3次，那概率是(J? (1 一 那所求概率P = C()2(11)3.二项分布的期望与方差一般地，如果X B(n , p)
15、,那么E(X) = zip ,D(X) = np(l p).下面对期望进行证明证明令q = 1 - p,由kCt =九制工阿得E(X) = kCpk qnk = W nC1二;pk qnk = npnnn,北一1rlzc_ 1 ryTl 1 (fc 1) n-iP qk=0k=lk=l令 k 1 = 771,则n-1E(X) = np W C照ip】 qn-1-m = np(p + g)n-1 = npm=02超几何分布概念一般地，假设一批产品共有N件,其中有M件次品，从N件产品中随机抽取九件(不放回)，用X表示抽取的几件产品中的次品数，则X的分布列为：rk n-kPX = k) =- , k
16、= m ,m + l ,m + 2 ,fr其中九,M , N E N* ,n N , M N ,m = max0 ,n - N + M ,r = minn ,m.如果随机变量X的分布列具有上式的形式，那么称随机变量X服从超几何分布. 案例(超几何分布可以用下例理解下)10个产品中有6个优品,4个次品，从10个产品中抽出5个恰好有2个次品的概率p是.解：利用古典概型的公式PQ4)=事件4的样本点个数样本空间。的样本点个数，那所求概率事件中“样本空间。的样本点个数，为%(10个产品抽5个,不管有多少个次品)，而“5个恰好有2个次362品”意味着“事件4的样本点个数”为C其在3个优品从6个优品抽,2
17、个次品从4个次品抽)，所以p = 警.C10这题是超几何分布，“抽5个产品有2个次品”的潜台词可理解是“一次性拿5个产品，不放回抽样”的.超几何分布的期望 设随机变量X服从超几何分布，则E(X)=詈.证明 令=ma%0 ,n N + M ,r = minn 有r(x) = 2k=mr(x) = 2k=mrIk=mrk-l rn-k因为温小骑二；c咨/=c咨上所以注：超几何分布的模型是不放回抽样二项分布与超几何分布的关联(1)已知10个产品中有6个次品，分别采取放回和不放回的方式随机抽取的4件产品，次品数为X,求随机变量X的分布列，若采取放回的方式，则每次抽到次品的概率为06且各次抽样的结果相互
18、独立，则X服从二项分布，即X8(4 ,0.6)；若采取不放回的方式，虽然每次抽到次品的概率为06但每次抽取不是同一个试验，各次抽取的结果也不独立, 不符合九重伯努利试验的特征，因此X不服从二项分布，服从超几何分布.(2)二项分布和超几何分布都是可以描述随机抽取的几件产品中次品数的分布规律，并且两者的均值相同，对 于不放回抽样，当九远远小于N时,每抽取一次后，对N的影响很小，此时超几何分布可以用二项分布近似.经典例题【题型一】二项分布与超几何分布的概念【典题1下列随机变量f服从二项分布的是()随机变量f表示重复抛掷一枚骰子几次中出现点数是3的倍数的次数；某射手击中目标的概率为09从开始射击到击中
19、目标所需的射击次数f；有一批产品共有N件,其中M件为次品,采用有放回抽取方法表示几次抽取中出现次品的件数(M N)；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内表示几次抽取中出现次品的件数(M P(X = m + 1)P(X = m) P(X = m iy9-m10-m10-m10-m11-mv m e N*,所以m = 8.故选：D.巩固练习1（）下面随机变量X的分布列不属于二项分布的是（）A.据中央电视台新闻联播报道，一周内在某网站下载一次数据，电脑被感染某种病毒的概率是0.65,设在这一 周内，某电脑从该网站下载数据几次中被感染这种病毒的次数为XB.某射手射击击中目标的概率为
20、p,设每次射击是相互独立的，从开始射击到击中目标所需要的射击次数为X C.某射手射击击中目标的概率为p,设每次射击是相互独立的,射击九次命中目标的次数为XD.位于某汽车站附近有一个加油站，汽车每次出站后到这个加油站加油的概率为0.6,国庆节这一天有50辆 汽车开出该站，假设一天里汽车去该加油站加油是相互独立的，去该加油站加油的汽车数为X【答案】B【解析】A项中，每次下载电脑被感染某种病毒的概率是0.65,且每次都相互独立的，故属于二项分布，8项中，若第人次击中目标.也就是说前21都没击中，显然击中与不击中的概率是不一样的，故射 击次数X不属于二项分布，C项中，射击击中目标的概率为p,设每次射击
21、是相互独立，故属于二项分布，。项中，汽车每次出站后到这个加油站加油的概率为0.6,汽车去该加油站加油是相互独立，故属于二 项分布，故选:B.2(*)有6个大小相同的黑球,编号为1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6,还有4个同样大小的白球,编号为7,8910,现从中任取4 个球，有如下几种变量：x表示取出的最大号码；丫表示取出的最小号码；取出一个黑球记2分，取出 一个白球记1分内表示取出的4个球的总得分；77表示取出的黑球个数，这四种变量中服从超几何分布 的是()A.B. C.D.【答案】B【解析】超几何分布取出某个对象的结果数不定，也就是说超几何分布的随机变量为实验次数，即指某 事件发生次的试验次
22、数，由此可知服从超几何分布.故选：B.?()多选题某人参加一次测试，在备选的10道题中，他能答对其中的5道，现从备选的10题中随机抽出3 题进行测试,规定至少答对2题才算合格.则下列选项正确的是()A.答对。题和答对3题的概率相同，都为营B.答对1题的概率为J 88C.答对2题的概率为福D.合格的概率为：【答案】CD【解析】某人参加一次测试，在备选的10道题中，他能答对其中的5道，现从备选的10题中随机抽出3题进行测试，规定至少答对2题才算合格.在A中，答对0题的概率为：。0=殍=%答对3题的概率为：23=苧=%1Z3 1Zc10c10对。题和答对3题的概率相同，都为工，故A错误；12在8中，
23、答对1题概率为1=宇=各故3错误；cio在。中，答对2题的概率为2=宇=也故。正确；C10在。中，合格的概率为夕=空+学=故。正确.G10L10故选：CD.4()多选题掷一个不均匀的硬币6次，每次掷出正面的概率均为勺恰好出现上次正面的概率记为P-则下列 说法正确的是()A. Pi = Ps B. Pi CP, C. 2葭i Pk = 1 D. Po fPr fP2，中最大值为04【答案】BD【解析】由次独立重复试验的概率计算公式可知，以=窗1.(1-7士“尸谶(|)15,心=/(|)5.1,显然丹b 2019,则5(a)和F(b)的大小关系是()A. F(a) F(b) B. F(a) = F
24、(b) C. F(a) V F(b) D.无法确定【答案】B【解析】根据题意，随机变量X的分布服从Xp),则尸(x=- 1)= C厂ip 1 p)=npn p)-np,l XnpH, P(x=n)=廉p=p，则 An，P)=( i p)+p=( 1 ri)pn+npn9设 g(p)=(l )p+Q i,其导数 g(p)=n(l nW +(几一1亚厂2=(1 n)pn2(pl),当 =1 时，g(p)=L 则b(1)=1,当论2 时,对于 gS),有(1)0, p1/2019,则尸m)=F(。)，故选：B.【题型二】二项分布与超几何分布的期望与方差【典题11有N件产品，其中有M件次品，从中不放回
25、地抽九件产品，抽到的次品数的数学期望值是()A. YlB. (ri 1)C. YlD. (71 + 1)NN N【解析】设抽到的次品数为X,则有N件产品，其中有例件次品，从中不放回地抽几件产品，抽到的次品数X服从超几何分布，即X”(九fM ,N),抽到的次品数的数学期望值EX =等故选：C.【典题2】已知离散型随机变量X服从二项分布X8(九，p),且E(X) = 4,D(X) = q,则;+ 的最小值为()5QA. 2B. -C. -D. 424【解析】离散型随机变量X服从二项分布X/九，p),所以有 E(X) = zip = 4, D(X) = np(l p) = q,所以4P + q =
26、4,即p + - = 1 f(p 0 ,q 0) 4所以工 + 工=d + l)(p + 2)=9 + 2 + 巳2 9+2 户x= - + 1 =-,p qq 八l 4， 4 4Pq 4 74Pq 44当且仅当q = 2p =9寸取得等号.故选：c.【典题3】我们知道,在几次独立重复试验(即伯努利试验)中，每次试验中事件4发生的概率为p,则事件4发生的次数X服从二项分布8(九，p),事实上，在无限次伯努利试验中，另一个随机变量的实际应用也很广泛，即事1c1件4首次发生时试验进行的次数匕显然p(y = k)= P(i -p), k = 1 ,2 ,3，,我们称y服从“几何分布”，经计算得E(Y
27、) = A.由此推广，在无限次伯努利试验中，试验进行到事件4和彳都发生后停止，此时所进行的试ki 2P(1 p) + 3(1 p)p2 + kp(l p)验次数记为Z,则P(Z = k) = p(l p)+ (1 p)pkT ,k = 2 ,3，那么E(Z)=()2k1而E(Z) = 2P(1 p) + 2(1 p)p + 3p(l p) + 3(1 p)p2 HF /cp(l p)+ k(l p)p/c-1 H=； p + 2(1 p)p + 3(1 _p)p2 H . + fcp(l pp 1 H.设4=2p + 3P2 +. + kpkT.pAk = 2P2 + 3P3 +. + (fc
28、 l)pfc-1 + kpk.(1 p)Ak = 2p + p2 + p3 + + pkT kpk = p + P(l；fp- - kpk . k T +8时，(1 p)Ak - p + .F(z)=l_p+p+_?_=_1.故选：A./f 1-1方法二 V P(Y = k) = p(l -p)# = 1 ,2 ,3，得E(y)=：+ ooZ/ 、Ifcp(l-p)k=l1= = + P+ 8v1 / 、k-l/j kp(l-p)k=2+ 8V1 / 、kTX kp(lf)k=2同理+ 8 z k=2 E(Z) = kp(l P)k 1 + 螳2 乂1 一 P)P J = ；P + (l -
29、P)= 55 T巩固练习1()已知离散型随机变量f满足二项分布且f8(3 0),则当。在(0 ,1)内增大时,()A. 0(f)减少B. 0(f)增大C. D(f)先减少后增大D. D(f)先增大后减小【答案】D【解析】离散型随机变量占满足二项分布且自5(3, p),.O(9=3p(l )= 3(p + :则当在(0, 1)内增大时，。化)在(。，勺上增大，在弓，1)上减小.故选：D.2”)随机变量X8(100 ,p),且EX = 20,则O(2X1)=()1iiiA. 1 B. 4C. 2+ 1D.广三P(l-P)p2P(l-P)(1-P)1 2【解析】方法一/、k11P(y = k) = p(l p), k = 1 ,2 ,3 .，得E(y)= p + 2P(1 p) + 3(1 -p)p2 + kp(l p)+ =:k-l1