离散型随机变量的分布(一)
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概率与统计专题01 离散型随机变量分布列常见考点考点一 离散型随机变量分布列典例1.某校组织“百年党史”知识比赛,每组有两名同学进行比赛,有2道抢答题目.已知甲、乙两位同学进行同一组比赛,每人抢到每道题的机会相等.抢到题目且回答正确者得100分,没回答者得0分;抢到题目且回答错误者得0分,没抢到者得50分,2道题目抢答完毕后得分多者获胜.已知甲答对每道题目的概率为45.乙答对每道题目的概率为35,且两人各道题目是否回答正确相互独立.(1)求乙同学得100分的概率;(2)记X 为甲同学的累计得分,求X 的分布列和数学期望. 【答案】(1)37100; (2)分布列见解析,()100E X =. 【解析】 【分析】(1)应用独立事件乘法公式及互斥事件的概率求法,求乙同学得100分的概率;(2)由题意知X 可能值为{0,50,100,150,200},分别求出对应概率,写出分布列,进而求期望. (1)由题意,乙同学得100分的基本事件有{乙抢到两题且一道正确一道错误}、{甲乙各抢到一题都回答正确}、{甲抢到两题且回答错误},所以乙同学得100分的概率为1312141311113722252525252525100⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=. (2)由题意,甲同学的累计得分X 可能值为{0,50,100,150,200},1111111313134(0)225252525252525P X ==⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=;121112134(50)222525252525P X ==⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=;1212111414139(100)2225252525252525P X ==⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=;14124(150)2252525P X ==⨯⨯⨯⨯=;14144 (200)252525P X==⨯⨯⨯=;分布列如下:所以期望44944()050100150200100 2525252525E X=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=.变式1-1.第24届冬季奥林匹克运动会(The XXIV Olympic Winter Games),即2022年北京冬季奥运会,于2022年2月4日星期五开幕,2月20日星期日闭幕.北京冬季奥运会设7个大项,15个分项,109个小项.北京赛区承办所有的冰上项目;延庆赛区承办雪车、雪橇及高山滑雪项目;张家口赛区的崇礼区承办除雪车、雪橇及高山滑雪之外的所有雪上项目.某运动队拟派出甲、乙、丙三人去参加自由式滑雪.比赛分为初赛和决赛,其中初赛有两轮,只有两轮都获胜才能进入决赛.已知甲在每轮比赛中获胜的概率均为34;乙在第一轮和第二轮比赛中获胜的概率分别为45和58;丙在第一轮和第二轮获胜的概率分别是p和32p-,其中34p<<.(1)甲、乙、丙三人中,谁进入决赛的可能性最大;(2)若甲、乙、丙三人中恰有两人进人决赛的概率为2972,求p的值;(3)在(2)的条件下,设进入决赛的人数为ξ,求ξ的分布列.【答案】(1)甲进入决赛可能性最大(2)23 p=(3)分布列见解析【解析】【分析】(1)分别求出甲、乙、丙三人初赛的两轮均获胜的概率,然后比较即可;(2)利用相互独立事件的概率的求法分别求出甲和乙进入决赛的概率、乙和丙进入决赛的概率、甲和丙进入决赛的概率,即可通过甲、乙、丙三人中恰有两人进人决赛的概率为2972,列方程求解;(3)先确定进入决赛的人数为ξ的取值,依次求出每一个ξ值所对应的概率,列表即可.(1)甲在初赛的两轮中均获胜的概率为:13394416P =⨯= 乙在初赛的两轮中均获胜的概率为:2451582P =⨯=丙在初赛的两轮中均获胜的概率为:233322P P P P P ⎛⎫=⋅-=-+ ⎪⎝⎭∵3043012p p ⎧<<⎪⎪⎨⎪<-<⎪⎩,∵1324p <<,∵2339941616P P ⎛⎫=--+< ⎪⎝⎭ ∵甲进入决赛可能性最大. (2)()()()123132231111P P P PP P P P P P =⨯++⨯---222913931139111162216222216p p p p p p ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯⨯--+⨯-⨯-+⨯-⨯- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ 2972=整理得21827100p p -+=,解得23p =或56p =,又∵1324p <<,∵23p =; (3)由(2)得,丙在初赛的两轮中均获胜的概率为:345199P =-=, 进入决赛的人数为ξ可能取值为0,1 ,2,3,71417(0)162972P ξ==⨯⨯=, 71591471411(1)16291629162932P ξ==⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=, 91495171529(2)16291692162972P ξ==⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=, 9155(3)162932P ξ==⨯⨯=, ∵ξ的分布列为变式1-2.从甲地到乙地要经过3个十字路口,设各路口信号灯工作相互独立,且在各路口遇到红灯的概率分别为12,13,14.(1)若有一辆车独立地从甲地到乙地,求这一辆车未遇到红灯的概率;(2)记X 表示一辆车从甲地到乙地遇到红灯的个数,求随机变量X 的分布列和数学期望. 【答案】(1)14(2)分布列见解析,1312【解析】 【分析】(1)利用相互独立事件概率计算公式,计算出所求概率.(2)结合相互独立事件概率计算公式,计算出分布列并求得数学期望. (1)设“一辆车未遇到红灯”为事件A , 则()11111112344P A ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⋅-⋅-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.(2)随机变量X 的所以可能的取值为0,1,2,3, 则(0)P X ==1111(1)(1)(1)2344-⋅-⋅-=(1)P X ==1111111111111111123423423424⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅-⋅-+-⋅⋅-+-⋅-⋅= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭. (2)P X ==11111111111112342342344⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅-+⋅-⋅+-⋅⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭. (3)P X ==111123424⋅⋅=. 随机变量X 的分布列:随机变量X 的数学期望:1111113()012342442412E X =⨯+⨯+⨯+⨯=. 变式1-3.对飞机进行射击,按照受损伤影响的不同,飞机的机身可分为∵,∵,∵三个部分.要击落飞机,必须在∵部分命中一次,或在∵部分命中两次,或在∵部分命中三次.设炮弹击落飞机时,命中∵部分的概率是16,命中∵部分的概率是13,命中∵部分的概率是12,射击进行到击落飞机为止.假设每次射击均击中飞机,且每次射击相互独立. (1)求恰好在第二次射击后击落飞机的概率; (2)求击落飞机的命中次数X 的分布列和数学期望. 【答案】(1)14; (2)分布列见解析,83. 【解析】 【分析】(1)把恰好在第二次射击后击落飞机的事件拆成两个互斥事件的和,再利用独立事件概率公式计算作答.(2)求出X 的可能值,并求出每个取值的概率,列出分布列并求出期望作答. (1)设恰好第二次射击后击落飞机为事件A 是第一次未击中∵部分,在第二次击中∵部分的事件与两次都击中∵部分的事件的和,它们互斥,所以25111()()6634P A =⨯+=.(2)依题意,X 的可能取值为1,2,3,4,1X =的事件是射击一次击中∵部分的事件,1(1)6P X ==,由(1)知,1(2)4P X ==, 3X =的事件是前两次射击击中∵部分、∵部分各一次,第三次射击击中∵部分或∵部分的事件,与前两次射击击中∵部分,第三次射击击中∵部分或∵部分的事件的和,它们互斥,12211111111(3)C ()()()32632623P X ==⨯⨯⨯++⨯+=, 4X =的事件是前三次射击击中∵部分一次,∵部分两次,第四次射击的事件,123111(4)C ()1324P X ==⨯⨯⨯=,所以X的分布列为:X的数学期望()11118 123464343E X=⨯+⨯+⨯+⨯=.【点睛】关键点睛:利用概率加法公式及乘法公式求概率,把要求概率的事件分拆成两两互斥事件的和,相互独立事件的积是解题的关键.典例2.高三学生甲、乙为缓解紧张的学习压力,相约本星期日进行“某竞技体育项目”比赛.比赛采用三局二胜制,先胜二局者获胜.商定每局比赛(决胜局第三局除外)胜者得3分,败者得1分,决胜局胜者得2分,败者得0分.已知每局比赛甲获胜的概率为23,各局比赛相互独立.(1)求比赛结束,乙得4分的概率;(2)设比赛结束,甲得X分,求X的概率分布与数学期望.【答案】(1)827;(2)分布列见解析,()14227E X=.【解析】【分析】(1)根据题意,求得得4分的事件,即可求得其概率;(2)根据题意,求得X的取值,再求概率从而求得分布列,再根据分布列求得数学期望即可.(1)若比赛结束,乙得4分,则比赛结果是甲以2:1获胜,故前两局比赛,甲胜1场,败1场,最后一局比赛,甲胜.则比赛结束,乙得4分的概率为122128 33327C⨯⨯⨯=.(2)若甲连胜2局结束比赛,甲得6分,其概率为224 39⎛⎫=⎪⎝⎭;若甲连败2局结束比赛,甲得2分,其概率为21139⎛⎫= ⎪⎝⎭;若甲以2:1结束比赛,甲得6分,其概率为12212833327C ⨯⨯⨯=; 若乙以2:1结束比赛,甲得4分,其概率为12211433327C ⨯⨯⨯=; 故X 的分布列如下所示:故()14201422469272727E X =⨯+⨯+⨯=. 变式2-1.现有甲、乙、丙三道多选题,某同学独立做这三道题,根据以往成绩,该同学多选题的得分只有2分和0分两种情况.已知该同学做甲题得2分的概率为34,分别做乙、丙两题得2分的概率均为23.假设该同学做完了以上三道题目,且做每题的结果相互独立. (1)求该同学做完了以上三题恰好得2分的概率; (2)求该同学的总得分X 的分布列和数学期望()E X . 【答案】(1)736(2)分布列见解析,数学期望()256E X = 【解析】 【分析】(1)根据相互独立事件的概率公式进行求解即可;(2)写出随机变量X 的所有可能取值,求出对应概率,从而可求出分布列,再根据期望公式即可求出期望. (1)解:记“该同学做完了以上三题恰好得2分”为事件A ,“该同学做甲题得2分”为事件B ,“该同学做乙题得2分”为事件C .“该同学做丙题得2分”为事件D ,由题意知32(),()()43P B P C P D ===, 因为A BCD BCD BCD =++,所以()()P A P BCD BCD BCD =++()()()P BCD P BCD P BCD =++()()()()()P B P C P D P B P C =+⋅()()()()P D P B P C P D +322322322711111143343343336⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯-⨯-+-⨯⨯-+-⨯-⨯= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭; (2)解:根据题意,X 的可能取值为0,2,4,6, 所以3221(0)11143336P X ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==-⨯-⨯-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.由(1)知7(2)36P X ==, 322121(6)433363P X ==⨯⨯==4(4)1(0)(2)(6)9P X P X P X P X ==-=-=-==, 故X 的分布列为所以174125()024********E X =⨯+⨯+⨯+⨯=. 变式2-2.某运动会中,新增加的“趣味乒乓球单打”是这届运动会的热门项目,比赛规则如下:两人对垒,开局前抽签决定由谁先发球(机会均等),此后均由每个球的赢球者发下一个球,对于每一个球,若发球者贏此球,发球者得1分,对手得0分;若对手赢得此球,发球者得0分,对手得2分.当有一人累计得分超过5分时,比赛就结束,得分高者获胜.已知在选手甲和乙的对垒中,发球一方赢得此球的概率都是0.6,各球结果相互独立.(1)假设开局前抽签结果是甲发第一个球,求比赛出现比分2:2的概率;(2)已知现在比分3:3,接下来由甲发球,两人又打了X 个球后比赛结束,求X 的分布列及数学期望.【答案】(1)0.304;(2)分布列见解析,() 2.904E X =. 【解析】 【分析】(1)把比赛出现比分2:2的事件拆成两个互斥的和,再分别求出每个事件的概率即可得解. (2)求出X 的所有可能值,再分析计算求出各个值的概率,列出分布列,求出期望作答.(1)比赛出现比分2:2的事件A 是甲发三球,前两球甲赢,第三球乙赢的事件1A 与甲发球乙赢、乙发球甲赢的事件2A 的和,事件1A 与2A 互斥,1()0.60.60.40.144P A =⨯⨯=,2()0.40.40.16P A =⨯=, 因此,12()()0.1440.160.304P A P A A =+=+=, 所以比赛出现比分2:2的概率为0.304. (2)X 的所有可能值为:2,3,4,因比分已是3:3,接下来由甲发球,且有一人累计得分超过5分时,比赛就结束,2X =的事件是甲发球乙赢,乙发球乙赢比赛结束的事件,(2)0.40.60.24P X ==⨯=,3X =的事件是以下3个互斥事件的和:甲发三球甲赢,比赛结束的事件;甲发第一球甲赢,发第二球乙赢,乙发球比赛结束的事件;甲发第一球乙赢,乙发第二球甲赢,甲发球比赛结束的事件,3(3)0.60.60.410.40.410.616P X ==+⨯⨯+⨯⨯=,4X =的事件是甲发前两球甲赢,发第三球乙赢,乙再发球比赛结束的事件,2(4)0.60.410.144P X ==⨯⨯=,所以X 的分布列为:X 的数学期望:()20.2430.61640.144 2.904E X =⨯+⨯+⨯=.变式2-3.为进一步加强未成年人心理健康教育,如皋市教育局决定在全市深入开展“东皋大讲堂”进校园心理健康教育宣讲活动,为了缓解高三学生压力,高三年级某班级学生在开展“东皋大讲堂”过程中,同座两个学生之间进行了一个游戏,甲盒子中装有2个黑球1个白球,乙盒子中装有3个白球,现同座的两个学生相互配合,从甲、乙两个盒子中各取一个球,交换后放入另一个盒子中,重复进行n 次这样的操作,记甲盒子中黑球的个数为n X ,恰好有2个黑球的概率为n a ,恰好有1个黑球的概率为n b .(1)求第二次操作后,甲盒子中没有黑球的概率; (2)求3X 的概率分布和数学期望()3E X .【答案】(1)427; (2)答案见解析,()32827E X = 【解析】 【分析】(1)由题意得1112,33a b ==,然后分析第二次操作后,甲盒子中没有黑球的情况,从而求解出对应概率;(2)先计算22,a b ,判断3X 的取值为0,1,2,分别计算对应的概率,列出分布列,利用期望公式求解()3E X . (1)由题意知,1112,33a b ==,两次后甲盒子没有黑球时,必须第一次甲盒子中取出一个黑球,第二次甲盒子(黑1白2)再取出一个黑球,乙盒子中(黑1白2)取出一个白球,则11243327P b =⨯⨯= (2)211121733327b a a =⨯+⨯⨯=,21121122163333327b a b ⎛⎫=⨯+⨯+⨯⨯= ⎪⎝⎭,由题意,3X 的取值为0,1,2,则32124144(0)33273243P X b ==⨯⨯+⨯=,3222112242146(1)33333273243P X a b ⎛⎫==⨯+⨯+⨯⨯+⨯= ⎪⎝⎭,32212153(2)333243P X a b ==⨯+⨯⨯=所以3X 的分布列为所以()314653281224324327E X =⨯+⨯= 【点睛】求解分布列的问题时,一般需要先判断变量的可能取值,然后分析题目中的情况计算每个取值对应的概率,从而列出分布列,代入期望公式求解期望.巩固练习练习一 离散型随机变量分布列1.暑假里大学二年级的H 同学去他家附近的某个大型水果超市打工.他发现该超市每天以10元/千克的价格从中心仓库购进若干A 水果,然后以15元/千克的价格出售;若有剩余,则将剩余的水果以8元/千克的价格退回中心仓库.H 同学记录了打工期间A 水果最近50天的日需求量(单位:千克),整理得下表:以上表中各日需求量的频率作为各日需求量的概率,解答下面的两个问题.(1)若超市明天购进A 水果150千克,求超市明天获得利润X (单位:元)的分布列及期望; (2)若超市明天可以购进A 水果150千克或160千克,以超市明天获得利润的期望为决策依据,在150千克与160千克之中应当选择哪一个?若受市场影响,剩余的水果只能以7元/千克的价格退回水果基地,又该选哪一个?请说明理由. 【答案】(1)分布列见解析,数学期望为743元 (2)超市应购进160千克,理由见解析. 【解析】 【分析】(1)求出X 的可能取值及相应的概率,进而得到分布列及数学期望;(2)设该超市一天购进水果160千克,当天利润为Y 元,求出Y 的可能取值及相应的概率,求出数学期望,与第一问求出的期望值相比,得到结论. (1)若A 水果日需求量为140千克,则()()()1401510150140108680X =⨯---⨯-=,且()56800.150P X ===, 若A 水果日需求量不少于150千克,则()1501510750X =⨯-=,且()75010.10.9P X ==-=,故X 的分布列为:()6800.17500.9743E X =⨯+⨯=元(2)设该超市一天购进水果160千克,当天利润为Y 元,则Y 的可能取值为140×5-20×2,150×5-10×2,160×5,即660,730,800 且()56600.150P Y ===,()107300.250P Y ===,()358000.750P Y ===,则()6600.17300.28000.7772E Y =⨯+⨯+⨯=,因为772>743,所以超市应购进160千克.2.某工厂生产一种产品,由第一、第二两道工序加工而成,两道工序的加工结果相互独立,每道工序的加工结果只有A ,B 两个等级.两道工序的加工结果直接决定该产品的等级:两道工序的加工结果均为A 级时,产品为一等品;两道工序恰有一道.工序加工结果为B 级时,产品为二等品;其余均为三等品.每一道工序加工结果为A 级的概率如表一所示,一件产品的利润(单位:万元)如表二所示: 表一表二(1)用η(万元)表示一件产品的利润,求η的分布列和均值;(2)工厂对于原来的生产线进行技术升级,计划通过增加检测成本对第二工序进行改良,假如在改良过程中,每件产品检测成本增加()04x x ≤≤万元(即每件产品利润相应减少x 万元)时,第二工序加工结果为A 级的概率增加0.1x ,问该改良方案对一件产品的利润的均值是否会产生影响?并说明理由.【答案】(1)分布列答案见解析,()33.6E η=(2)该改良方案对一件产品的利润的均值会产生影响,理由见解析【解析】 【分析】(1)由题意η的可能取值为50,20,10,分别求出其概率得分布列,再由期望公式计算出期望; (2)设改良后一件产品的利润为ξ,同(1)求出ξ的各可能取值的概率,计算出期望,由期望函数()E ξ与()E η比较可得结论. (1)由题意可知,η的可能取值为50,20,10, 产品为一等品的概率为0.8×0.6=0.48, 产品为二等品的概率为0.8×0.4+0.2×0.6=0.44, 产品为三等品的概率为1-0.48-0.44=0.08, 所以η的分布列为()500.48200.44100.0833.6E η=⨯+⨯+⨯=.(2)改良方案对一件产品的利润的均值会产生影响,理由如下:由题意可知,改良过程中,每件产品检测成本增加()04x x ≤≤万元时,第二工序加工结果为A 级的概率增加0.1x ,设改良后一件产品的利润为ξ,则ξ可能的取值为50x -,20x -,10x -, 所以一等品的概率为()0.80.10.60.480.08x x ⨯+=+,二等品的概率为()()()0.810.60.110.80.60.10.440.06x x x ⨯-++-⨯+=-⎡⎤⎣⎦, 三等品的概率为()()10.480.080.440.060.080.02x x x -+--=-, 所以()()()()()()()0.480.08500.440.06200.080.0210 1.633.6E x x x x x x x ξ=+⨯-+-⨯-+-⨯-=+,因为()E ξ在[]0,4上单调递增,故当4x =时,()E ξ取到最大值为40, 又因为()()E E ξη≥,所以该改良方案对一件产品的利润的均值会产生影响.3.2022年北京冬奥会有包括中国队在内的12支男子冰球队参加比赛,12支参赛队分为三组,每组四队,2月9号至13号将进行小组赛,小组赛采取单循环赛制,即每个小组的四支参赛队在比赛中均能相遇一次,最后按各队在比赛中的得分多少来排列名次.小组赛结果的确定规则如下: ∵在常规时间里,获得最多进球的队为获胜者,获胜者得3分;∵在常规时间里,如果双方进球相等,每队各得1分.比赛继续进行,以突然死亡法(即在规定的时间内有一方进球)加时赛决出胜负,突然死亡法加时赛中获胜的队将额外获得1分;∵在突然死亡法加时赛中,如果双方都没有得分,那么进行点球赛,直至决出胜负,在点球赛中获胜的队将额外获得1分.若在小组赛中,甲队与乙队相遇,在常规时间里甲队获胜的概率为12,进球数相同的概率为14;在突然死亡法加时赛中,甲队获胜的概率为23,双方都没有得分的概率为16;在点球赛中,甲队获胜的概率为23,假设各比赛结果相互独立.(1)在甲队与乙队的比赛中,求甲队得2分获胜的概率;(2)在甲队与乙队的比赛中,求甲队得分X 的分布列及数学期望. 【答案】(1)736; (2)分布列见解析;3518. 【解析】 【分析】(1)由题可得甲队得2分获胜有两种情况,甲在加时赛中获胜或甲在点球赛中获胜,分别计算概率即得;(2)由题可得X 可取0,1,2,3,分别计算概率即得分布列,然后利用期望计算公式即得. (1)设甲在加时赛中获胜为事件A ,甲在点球赛中获胜为事件B , 则()(),121112143646336P A P B =⨯==⨯⨯=, ∵甲队得2分获胜的概率为()()11763636P P A P B =+=+=. (2)甲队得分X 可取0,1,2,3,()11101244P X ==--=,()121112111143646318P X ⎛⎫⎛⎫==⨯--+⨯⨯-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,()7236P X ==, ()132P X ==, ∵X 的分布列为∵甲队得分X 的数学期望为()117135012341836218E X =⨯+⨯+⨯+⨯=. 4.为进一步完善公共出行方式,倡导“绿色出行”和“低碳生活”,某市建立了公共自行车服务系统,为了鼓励市民租用公共自行车出行,同时希望市民尽快还车,方便更多的市民使用,公共自行车按每次的租用时间进行缴费,具体缴费标准如下:∵租用时间不超过1小时,免费;∵超出一小时后每小时1元(不足一小时按一小时计算),一天24小时最高收费10元.某日甲、乙两人独立出行,各租用公共自行车一次,且两人租车时间都不会超过3小时,设甲、乙租用时间不超过一小时的概率分别是0.5,0.4;租用时间为1小时以上且不超过2小时的概率分别是0.2,0.4. (1)求甲比乙付费多的概率;(2)设甲、乙两人付费之和为随机变量ξ,求ξ的分布列和数学期望. 【答案】(1)0.32 (2)分布列见解析,1.6 【解析】 【分析】(1)用合适的字母表达每个事件,并按照题意搞清楚事件之间的关系以及每个事件的概率即可; (2)求分布列和数学期望就是要搞清楚随机变量的可能取值范围,以及每个值都是由那些事件构成的. (1)根据题意,记“甲付费为0元、1元、2元、”为事件1A ,2A ,3A它们彼此互斥,且()10.5p A =,()20.2p A =,()()()31210.3p A P A P A =-+=⎡⎤⎣⎦, 同理,记“乙付费为0元、1元、2元”为事件1B ,2B ,3B它们彼此互斥,且()10.4p B =,()20.4p B =,()()()31110.2p B P B P B =-+=⎡⎤⎣⎦, 由题知,事件1A ,2A ,3A 与事件1B ,2B ,3B相互独立记,甲比乙付费多为事件M ,则有:213132M A B A B A B =++可得:()()()()()()()2131320.20.40.30.40.30.40.32P M P A P B P A P B P A P B =++=⨯+⨯+⨯= 故:甲比乙付费多的概率为:0.32; (2)由题知,ξ的可能取值为:0,1,2,3,4 则有:()()()1100.50.40.2P P A P B ξ===⨯=,()()()()()122110.50.40.20.40.28P P A P B P A P B ξ==+=⨯+⨯=,()()()()()()()13312220.50.20.30.40.20.40.3P P A P B P A P B P A P B ξ==++=⨯+⨯+⨯=, ()()()()()233230.20.20.30.40.16P P A P B P A P B ξ==+=⨯+⨯=, ()()()3340.30.20.06P P A P B ξ===⨯=;所以ξ的分布列为:ξ的数学期望:()00.210.2820.330.1640.06 1.6E ξ=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=,故答案为:0.32,1.6.5.随着2022年北京冬季奥运会的如火如茶的进行.2022年北京冬季奥运会吉祥物“冰墩墩”受到人们的青睐,现某特许商品专卖店每天均进货一次,卖一个吉祥物“冰墩墩”可获利50元,若供大于求,则每天剩余的吉祥物“冰墩墩”需交保管费10元/个;若供不应求,则可从其他商店调剂供应,此时调剂的每一个吉祥物“冰墩墩”该店仅获利20元.该店调查上届冬季奥运会吉祥物每天(共计20天)的需求量(单位:个),统计数据得到下表:以上述20天吉祥物的需求量的频率作为各需求量发生的概率.记X表示每天吉祥物“冰墩墩”的需求量.(1)求X的分布列;(2)若该店某一天购进164个吉祥物“冰墩墩”,则当天的平均利润为多少元.【答案】(1)(2)8187(元)【解析】【分析】(1)X可取162,163,164,165,166,求出对应概率,然后再写出分布列即可;(2)设Y表示每天的利润,求出所有Y的取值,再根据期望公式即可得解.(1)解:X可取162,163,164,165,166,()21P X===,1622010()41P X===,163205()63P X===,1642010()51P X===,165204()3P X==,16620所以分布列为:(2)设Y 表示每天的利润,当162X =时,162502108080Y =⨯-⨯=, 当163X =时,16350108140Y =⨯-=, 当164X =时,164508200Y =⨯=, 当165X =时,16450208220Y =⨯+=, 当166X =时,164502208240Y =⨯+⨯=, 所以平均利润为1131380808140820082208240818710510420⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=(元). 6.在中国共产党的正确领导下,我国顺利实现了第一个百年奋斗目标——全面建成小康社会.某地为了巩固扶贫成果,决定继续对甲、乙两家乡镇企业进行指导.指导方式有两种,一种是精准指导,一种是综合指导.已知对甲企业采用精准指导时,投资50万元,增加100万元收入的概率为0.2,增加200万元收入的概率为0.8,采用综合指导时,投资100万元,增加200万元收入的概率为0.6,增加400万收入的概率为0.4;对乙企业采用精准指导时,投资50万元,增加100万元收入的概率为0.3,增加200万元收入的概率为0.7,采用综合指导时,投资100万元,增加200万元收入的概率为0.7,增加400万元收入的概率为0.3.指导结果在两家企业之间互不影响.(1)若决策部门对甲企业进行精准指导、对乙企业进行综合指导,设两家企业增加的总收入为X 万元,求X 的分布列;(2)若有150万元无息贷款可供甲、乙两家企业使用,对两家企业应分别进行哪种指导总收入最高?请说明理由.【答案】(1)分布列见解析;(2)对甲企业进行综合指导、对乙企业进行精准指导总收入最高,理由见解析. 【解析】 【分析】(1)根据题意确定随机变量X 的所有可能取值,再求出每个取值对应事件的概率并列出分布列即可; (2)由条件知指导方案共有三种:对两家企业均进行精准指导;对甲企业精准指导、对乙企业综合指导;对甲企业综合指导、对乙企业精准指导,然后求出每种方案增加的总收入的数学期望,比较它们大小即可.(1)由题意知X 可能取值为300,400,500,600,则()3000.20.70.14P X ==⨯=,()4000.80.70.56P X ==⨯=,()5000.20.30.06P X ==⨯=,()6000.80.30.24P X ==⨯=,∵当决策部门对甲企业进行精准指导、对乙企业进行综合指导时,两家企业增加的总收入X 的分布列为(2)指导方案1:对甲、乙两家企业均进行精准指导.设两家企业增加的总收入为Y 万元,则Y 可能取值为200,300,400,且()2000.20.30.06P Y ==⨯=,()3000.20.70.80.30.38P Y ==⨯+⨯=,()4000.80.70.56P Y ==⨯=,()2000.063000.384000.56350E Y =⨯+⨯+⨯=(万元);指导方案2:对甲企业进行精准指导、对乙企业进行综合指导. 由(1)得()3000.144000.565000.066000.24440E X =⨯+⨯+⨯+⨯=(万元); 指导方案3:对甲企业进行综合指导、对乙企业进行精准指导.设两家企业增加的总收入为Z ,则Z 的可能取值为300,400,500,600, 且()3000.60.30.18P Z ==⨯=,()4000.70.60.42P Z ==⨯=,()5000.40.30.12P Z ==⨯=,()6000.40.70.28P Z ==⨯=, ()3000.184000.425000.126000.28450E Z =⨯+⨯+⨯+⨯=(万元).∵350440450<<,∵指导方案3:对甲企业进行综合指导、对乙企业进行精准指导总收入最高.7.2021年10月16日,神舟十三号载人飞船与天宫空间站组合体完成自主快速交会对接,航天员翟志刚、王亚平、叶光富顺利进驻天和核心舱,由此中国空间站开启了有人长期驻留的时代.为普及航天知识,某航天科技体验馆开展了一项“摸球过关”领取航天纪念品的游戏,规则如下:不透明的口袋中有3个红球,2个白球,这些球除颜色外完全相同.参与者每一轮从口袋中一次性取出3个球,将其中的红球个数记为该轮得分X ,记录完得分后,将摸出的球全部放回袋中.当参与完成第n 轮游戏,且其前n 轮的累计得分恰好为2n 时,游戏过关,可领取纪念品,同时游戏结束,否则继续参与游戏.若第3轮后仍未过关,则游戏也结束.每位参与者只能参加一次游戏. (1)求随机变量X 的分布列及数学期望;(2)若甲参加该项游戏,求甲能够领到纪念品的概率. 【答案】(1)分布列见解析,数学期望为1.8 (2)0.696 【解析】 【分析】(1)先得出随机变量X 可取的,并求出相应概率,列出分布列,计算数学期望;(2)分别求出甲取球1次后、取球2次后、取球3次后可领取纪念的概率,再相加得出甲能够领到纪念品的概率. (1)由题意得,随机变量X 可取的值为1,2,3,易知()10.3P X ==,()20.6P X ==,所以()30.1P X ==, 则随机变量X 的分布列如下:所以()10.320.630.1 1.8E X =⨯+⨯+⨯= (2)由(1)可知,参与者每轮得1分,2分,3分的概率依次为0.3,0.6,0.1, 记参与者第i 轮的得分为i X ,则其前n 轮的累计得分为12n Y X X X =+++,若参与者取球1次后可领取纪念品,即参与者得2分,则()20.6P Y ==;若参与者取球2次后可领取纪念品,即参与者获得的分数之和为4分,有“13+”、“31+”的情形, 则()420.30.10.06P Y ==⨯⨯=;若参与者取球3次后可领取纪念品,即参与者获得的分数之和为6分, 有“123++”、“321++”的情形,则()620.30.10.60.036P Y ==⨯⨯⨯=;记“参与者能够领取纪念品”为事件A ,则()()()()2460.60.060.0360.696P A P Y P Y P Y ==+=+==++=.8.为庆祝中国共产党建党100周年,某单位举办了以“听党召唤,使命在肩”为主题的知识竞赛活动,经过初赛、复赛,小张和小李进入决赛,决赛试题由3道小题组成,每道小题选手答对得1分,答错得0分,假设小张答对第一、第二、第三道小题的概率依次是45,34,12,小李答对每道小题的概率都是34.且他们每道小题解答正确与否相互之间没有影响,用X 表示小张在决赛中的得分,用Y 表示小李在决赛中的得分.(1)求随机变量X 的分布列和数学期望E (X ),并从概率与统计的角度分析小张和小李在决赛中谁的得分能力更强一些;(2)求在事件“4X Y +=”发生的条件下,事件“X Y >”的概率.【答案】(1)分布列答案见解析,数学期望:2.05,小李的得分能力更强一些 (2)431 【解析】【分析】(1)结合相互独立事件、独立重复试验的知识计算出X 的分布列以及()(),E X E Y ,由此作出判断. (2)利用条件概型概率计算公式,计算出事件“X Y >”的概率.(1)由题设知X 的可能取值为0,1,2,3所以()4311011154240P X ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==---= ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭; ()431431431111111115425425425P X ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⨯-⨯-+-⨯⨯-+-⨯-⨯= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ ()43143143119211154254254240P X ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⨯⨯-+⨯-⨯+-⨯⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭, ()4313354210P X ==⨯⨯=, 所以随机变量X 的分布列为。
2.1.2 离散型随机变量的分布列(一)学习目标 1.在对具体问题的分析中,理解取有限个值的离散型随机变量及其分布列的概念;认识分布列对于刻画随机现象的重要性.2.掌握离散型随机变量分布列的表示方法和性质.知识点 离散型随机变量的分布列思考 掷一枚骰子,所得点数为x ,则x 可取哪些数字?x 取不同的值时,其概率分别是多少?你能用表格表示x 与p 的对应关系吗? 答案 (1)x =1,2,3,4,5,6,概率均为16.(2)1.离散型随机变量的分布列的概念一般地,若离散型随机变量X 可能取的不同值为x 1,x 2,…,x i ,…,x n ,X 取每一个值x i (i =1,2,…,n )的概率P (X =x i )=p i ,以表格的形式表示如下:的分布列. 2.离散型随机变量的分布列的性质 (1)p i ≥0,i =1,2,3,…,n ; (2)∑i =1np i =1.类型一 离散型随机变量的分布列的性质的应用例1 设随机变量X 的分布列为P (X =i )=ai (i =1,2,3,4),求: (1)P ({X =1}∪{X =3}); (2)P ⎝⎛⎭⎫12<X <52.解 题中所给的分布列为由离散型随机变量分布列的性质得a +2a +3a +4a =1,解得a =110.(1)P ({X =1}∪{X =3})=P (X =1)+P (X =3) =110+310=25. (2)P ⎝⎛⎭⎫12<X <52=P (X =1)+P (X =2) =110+210=310. 反思与感悟 1.本例利用方程的思想求出常数a 的值. 2.利用分布列及其性质解题时要注意以下两个问题: (1)X 的各个取值表示的事件是互斥的.(2)不仅要注意∑i =1np i =1,而且要注意p i ≥0,i =1,2,…,n .跟踪训练1(1)下面是某同学求得的离散型随机变量X 的分布列.试说明该同学的计算结果是否正确.(2)设ξ是一个离散型随机变量,其分布列为①求q 的值; ②求P (ξ<0),P (ξ≤0).解 (1)因为P (X =-1)+P (X =0)+P (X =1)=12+14+16=1112,不满足概率之和为1的性质,因而该同学的计算结果不正确.(2)①由分布列的性质得,1-2q ≥0,q 2≥0,12+(1-2q )+q 2=1, ∴q =1-22. ②P (ξ<0)=P (ξ=-1)=12,P (ξ≤0)=P (ξ=-1)+P (ξ=0) =12+1-2⎝⎛⎭⎫1-22=2-12. 类型二 求离散型随机变量的分布列例2 一袋中装有6个同样大小的黑球,编号分别为1,2,3,4,5,6,现从中随机取出3个球,以X 表示取出球的最大号码,求X 的分布列.解 随机变量X 的可能取值为3,4,5,6.从袋中随机地取出3个球,包含的基本事件总数为C 36,事件“X =3”包含的基本事件总数为C 11C 22,事件“X =4”包含的基本事件总数为C 11C 23,事件“X =5”包含的基本事件总数为C 11C 24,事件“X =6”包含的基本事件总数为C 11C 25, 从而有P (X =3)=C 11C 22C 36=120,P (X =4)=C 11C 23C 36=320,P (X =5)=C 11C 24C 36=310,P (X =6)=C 11C 25C 36=12,所以随机变量X 的分布列为:反思与感悟 求离散型随机变量的分布列的步骤(1)明确随机变量的所有可能取值以及取每个值所表示的意义. (2)利用概率的有关知识,求出随机变量取每个值的概率. (3)按规范形式写出分布列,并用分布列的性质验证.跟踪训练2 袋中有1个白球和4个黑球,每次从中任取一个球,每次取出的黑球不再放回,直到取出白球为止,求取球次数X 的分布列. 解 X 的可能取值为1,2,3,4,5,则第1次取到白球的概率为P (X =1)=15,第2次取到白球的概率为P (X =2)=4×15×4=15,第3次取到白球的概率为P (X =3)=4×3×15×4×3=15,第4次取到白球的概率为P (X =4)=4×3×2×15×4×3×2=15,第5次取到白球的概率为P (X =5)=4×3×2×1×15×4×3×2×1=15,所以X 的分布列为类型三 离散型随机变量的分布列的综合应用例3 袋中装有黑球和白球共7个,从中任取2个球都是白球的概率为17,现有甲、乙两人从袋中轮流摸取1球,甲先取,乙后取,然后甲再取……取后不放回,直到两人中有一人取到白球时终止,每个球在每一次被取出的机会是等可能的,用ξ表示取球终止所需要的取球次数.(1)求袋中原有的白球的个数. (2)求随机变量ξ的分布列. (3)求甲取到白球的概率.解 (1)设袋中原有n 个白球,由题意知17=C 2nC 27=n (n -1)27×62=n (n -1)7×6.可得n =3或n =-2(舍去),即袋中原有3个白球. (2)由题意,ξ的可能取值为1,2,3,4,5. P (ξ=1)=37;P (ξ=2)=4×37×6=27;P (ξ=3)=4×3×37×6×5=635;P (ξ=4)=4×3×2×37×6×5×4=335;P (ξ=5)=4×3×2×1×37×6×5×4×3=135.所以ξ的分布列为:(3)因为甲先取,所以甲只有可能在第一次、第三次和第五次取到白球,记“甲取到白球”为事件A ,则P (A )=P (ξ=1)+P (ξ=3)+P (ξ=5)=2235.反思与感悟 求离散型随机变量的分布列,首先要根据具体情况确定ξ的取值情况,然后利用排列、组合与概率知识求出ξ取各个值的概率,即必须解决好两个问题,一是求出ξ的所有取值,二是求出ξ取每一个值时的概率.跟踪训练3 北京奥运会吉祥物由5个“中国福娃”组成,分别叫贝贝、晶晶、欢欢、迎迎、妮妮.现有8个相同的盒子,每个盒子中放一只福娃,每种福娃的数量如下表:从中随机地选取5只.(1)求选取的5只恰好组成完整“奥运会吉祥物”的概率.(2)若完整地选取奥运会吉祥物记100分;若选出的5只中仅差一种记80分;差两种记60分;以此类推,设X 表示所得的分数,求X 的分布列.解 (1)选取的5只恰好组成完整“奥运会吉祥物”的概率P =C 12·C 13C 58=656=328.(2)X 的取值为100,80,60,40.P (X =100)=C 12·C 13C 58=328,P (X =80)=C 23(C 22·C 13+C 12·C 23)+C 33(C 22+C 23)C 58=3156, P (X =60)=C 13(C 22·C 23+C 12·C 33)+C 23·C 33C 58=1856=928, P (X =40)=C 22·C 33C 58=156.X 的分布列为1.已知随机变量X 的分布列如下:则P (X =10)等于( ) A.239 B.2310 C.139 D.1310 答案 C解析 P (X =10)=1-23-…-239=139.2.设随机变量ξ的分布列为P (ξ=k )=k15(k =1,2,3,4,5),则P ⎝⎛⎭⎫12<ξ<52等于( ) A.12 B.19 C.16 D.15 答案 D解析 由12<ξ<52知ξ=1,2.P (ξ=1)=115,P (ξ=2)=215,∴P ⎝⎛⎭⎫12<ξ<52=P (ξ=1)+P (ξ=2)=15. 3.将一枚硬币扔三次,设X 为正面向上的次数,则P (0<X <3)=________. 答案 0.75解析 P (0<X <3)=1-P (X =0)-P (X =3) =1-123-123=0.75.4.将一颗骰子掷两次,求两次掷出的最大点数ξ的分布列. 解 由题意知ξ=i (i =1,2,3,4,5,6), 则P (ξ=1)=1C 16C 16=136;P (ξ=2)=3C 16C 16=336=112;P (ξ=3)=5C 16C 16=536;P (ξ=4)=7C 16C 16=736;P (ξ=5)=9C 16C 16=936=14;P (ξ=6)=11C 16C 16=1136.所以抛掷两次掷出的最大点数构成的分布列为1.离散型随机变量的分布列,不仅能清楚地反映其所取的一切可能的值,而且能清楚地看到取每一个值时的概率的大小,从而反映了随机变量在随机试验中取值的分布情况.2.一般地,离散型随机变量在某一范围内取值的概率等于它取这个范围内各个值的概率之和.一、选择题1.随机变量ξ的所有可能的取值为1,2,3,…,10,且P (ξ=k )=ak (k =1,2,…,10),则a 的值为( )A.1110B.155 C.110 D.55 答案 B解析 ∵随机变量ξ的所有可能的取值为1,2,3,…,10, 且P (ξ=k )=ak (k =1,2,…,10), ∴a +2a +3a +…+10a =1, ∴55a =1,∴a =155.2.若随机变量X 的概率分布列为:P (X =n )=an (n +1)(n =1,2,3,4),其中a 是常数,则P ⎝⎛⎭⎫12<X <52的值为( ) A.23 B.34 C.45 D.56 答案 D解析 ∵P (X =1)+P (X =2)+P (X =3)+P (X =4) =a ⎝⎛⎭⎫1-15=1, ∴a =54.∴P ⎝⎛⎭⎫12<X <52=P (X =1)+P (X =2)=a 1×2+a 2×3=a ⎝⎛⎭⎫1-13=54×23=56. 3.若随机变量η的分布列如下:则当P (η<x )=0.8时,实数x 的取值范围是( ) A.x ≤1 B.1≤x ≤2 C.1<x ≤2 D.1≤x <2答案 C解析 由分布列知,P (η=-2)+P (η=-1)+P (η=0)+P (η=1) =0.1+0.2+0.2+0.3=0.8, ∴P (η<2)=0.8,故1<x ≤2. 4.随机变量ξ的分布列如下:其中a ,b ,c 成等差数列,则函数f (x )=x 2+2x +ξ有且只有一个零点的概率为( ) A.16 B.13 C.12 D.56 答案 B解析 由题意知⎩⎪⎨⎪⎧2b =a +c ,a +b +c =1,解得b =13.∵f (x )=x 2+2x +ξ有且只有一个零点, ∴Δ=4-4ξ=0,解得:ξ=1, ∴P (ξ=1)=13.5.已知随机变量ξ只能取三个值x 1,x 2,x 3,其概率依次成等差数列,则该等差数列公差的取值范围是( ) A.⎣⎡⎦⎤0,13 B.⎣⎡⎦⎤-13,13 C.[-3,3] D.[0,1]答案 B解析 设随机变量ξ取x 1,x 2,x 3的概率分别为a -d ,a ,a +d ,则由分布列的性质得(a -d )+a +(a +d )=1,故a =13,由⎩⎨⎧13-d ≥013+d ≥0,解得-13≤d ≤13.6.抛掷2颗骰子,所得点数之和X 是一个随机变量,则P (X ≤4)等于( )A.16B.13C.12D.23 答案 A解析 根据题意,有P (X ≤4)=P (X =2)+P (X =3)+P (X =4).抛掷两颗骰子,按所得的点数共36个基本事件,而X =2对应(1,1),X =3对应(1,2),(2,1),X =4对应(1,3),(3,1),(2,2), 故P (X =2)=136,P (X =3)=236=118,P (X =4)=336=112,所以P (X ≤4)=136+118+112=16.二、填空题7.一批产品分为一、二、三级,其中一级品是二级品的两倍,三级品为二级品的一半,从这批产品中随机抽取一个检验,其级别为随机变量ξ,则P ⎝⎛⎭⎫13≤ξ≤53=________. 答案 47解析 设二级品有k 个,∴一级品有2k 个,三级品有k 2个,总数为72k 个.∴分布列为P ⎝⎛⎭⎫13≤ξ≤53=P (ξ=1)=47. 8.由于电脑故障,使得随机变量X 的分布列中部分数据丢失,以□代替,其表如下:根据该表可知X 取奇数值时的概率是________. 答案 0.6解析 由离散型随机变量的分布列的性质可求得P (X =3)=0.25,P (X =5)=0.15,故X 取奇数值时的概率为P (X =1)+P (X =3)+P (X =5)=0.20+0.25+0.15=0.6.9.甲、乙两队在一次对抗赛的某一轮中有3道题,比赛规则:对于每道题,没有抢到题的队伍得0分,抢到题,并回答正确的得1分,抢到题目但回答错误的扣1分(即-1分),若X 是甲队在该轮比赛获胜时的得分(分数高者胜),则X 的所有可能值为________. 答案 -1,0,1,2,3解析 X =-1表示甲抢到1题但答错了, 若乙两题都答错,则甲获胜; 甲获胜还有以下可能:X =0,甲没抢到题,或甲抢到2题,但答时1对1错. X =1时,甲抢到1题,且答对或甲抢到3题,且1错2对. X =2时,甲抢到2题均答对. X =3时,甲抢到3题均答对.10.将3个小球任意地放入4个大玻璃杯中,一个杯子中球的最多个数记为X ,则X 的分布列是________. 答案解析 由题意知X =1,2,3. P (X =1)=A 3443=38;P (X =2)=C 23A 2443=916;P (X =3)=A 1443=116.∴X 的分布列为三、解答题11.某篮球运动员在一次投篮训练中的得分ξ的分布列如下表,其中a ,b ,c 成等差数列,且c =ab .求这名运动员投中3分的概率.解 由题中条件知,2b =a +c ,c =ab ,再由分布列的性质,知a +b +c =1,且a ,b ,c 都是非负数,由三个方程联立成方程组,可解得a =12,b =13,c =16,所以投中3分的概率是16.12.设S 是不等式x 2-x -6≤0的解集,整数m ,n ∈S .(1)设“使得m +n =0成立的有序数组(m ,n )”为事件A ,试列举事件A 包含的基本事件; (2)设ξ=m 2,求ξ的分布列.解 (1)由x 2-x -6≤0,得-2≤x ≤3, 即S ={x |-2≤x ≤3}.由于m ,n ∈Z ,m ,n ∈S 且m +n =0,所以事件A 包含的基本事件为:(-2,2),(2,-2),(-1,1),(1,-1),(0,0). (2)由于m 的所有不同取值为-2,-1,0,1,2,3, 所以ξ=m 2的所有不同取值为0,1,4,9,且有 P (ξ=0)=16,P (ξ=1)=26=13,P (ξ=4)=26=13,P (ξ=9)=16.故ξ的分布列为:13.某商店试销某种商品20天,获得如下数据:试销结束后(假设该商品的日销售量的分布规律不变),设某天开始营业时有该商品3件,当天营业结束后检查存货,若发现存量少于2件,则当天进货补充至3件,否则不进货,将频率视为概率.(1)求当天商店不进货的概率;(2)记X为第二天开始营业时该商品的件数,求X的分布列.解(1)P(“当天商店不进货”)=P(“当天商品销售量为0件”)+P(“当天商品销售量为1件”)=120+520=310.(2)由题意知,X的可能取值为2,3.P(X=2) =P(当天商品销售量为1件)=520=1 4;P(X=3)=P(当天商品销售量为0件)+P(当天商品销售量为2件)+P(当天商品销售量为3件)=120+920+520=34.故X的分布列为。
离散型随机变量的分布离散型随机变量在概率论中扮演着重要的角色。
它们描述了一系列可能的取值以及各个取值的概率分布。
本文将介绍离散型随机变量的概念、分布以及如何计算相关的概率。
一、离散型随机变量的定义离散型随机变量是指在有限或可数的取值范围内取值的随机变量。
其取值集合可以是离散的整数或者某种离散的事物。
例如,掷骰子的点数、抛硬币的结果等都属于离散型随机变量。
二、离散型随机变量的分布离散型随机变量的分布通过概率质量函数(Probability Mass Function,简称PMF)来描述。
概率质量函数是一个函数,它计算每个可能取值的概率。
以掷一颗均匀骰子为例,假设随机变量X表示掷骰子的点数。
由于骰子的点数是1到6之间的整数,我们可以定义X的取值集合为S={1, 2, 3, 4, 5, 6}。
对于每个可能的点数,我们可以计算出其概率。
X的概率质量函数可以写成如下形式:P(X=1) = 1/6P(X=2) = 1/6P(X=3) = 1/6P(X=4) = 1/6P(X=5) = 1/6P(X=6) = 1/6其中,P(X=x)表示随机变量X取值为x的概率。
三、计算离散型随机变量的概率在已知离散型随机变量的概率质量函数的情况下,我们可以计算出各种事件的概率。
以随机变量X为例,假设我们想计算X小于等于3的概率。
我们可以使用概率质量函数中相关取值的概率相加来计算:P(X<=3) = P(X=1) + P(X=2) + P(X=3) = 1/6 + 1/6 + 1/6 = 1/2同样地,我们可以计算出其他事件的概率。
四、常见的离散型随机变量分布除了均匀分布之外,还有一些常见的离散型随机变量分布,包括二项分布、泊松分布、几何分布等。
1. 二项分布二项分布描述了在n次独立重复试验中成功的次数的概率分布。
每次试验都有两个可能的结果,成功和失败。
例如,抛硬币n次,成功可以定义为正面朝上的次数。
二项分布的概率质量函数可以写为:P(X=k) = C(n, k) * p^k * (1-p)^(n-k)其中,C(n, k)表示组合数,p表示每次试验成功的概率,k表示成功的次数。
新乡医学院教案首页单位:计算机教研室课程名称医药数理统计方法授课题目 2.1 常见离散型随机变量的分布授课对象05级药学专业时间分配超几何分布15分钟二项分布35分钟泊松分布30分钟课时目标理解掌握常见离散型随机变量的分布函数掌握两点分布、二项分布、泊松分布之间的联系与区别授课重点伯努利试验、二项分布、泊松分布授课难点两点分布、二项分布、泊松分布之间的联系与区别授课形式小班理论课授课方法启发讲解参考文献医药数理统计方法刘定远主编人民卫生出版社概率论与数理统计刘卫江主编清华大学出版社北京交通大学出版社高等数学(第五版)同济大学编高等教育出版社思考题二项分布和超几何分布有何联系?教研室主任及课程负责人签字教研室主任(签字)课程负责人(签字)年月日年月日基 本 内 容 备 注 常见离散型随机变量的分布一、超几何分布例1 带活动门的小盒子里有采自同一巢的20只工蜂和10只雄蜂,现随机地放出5只作实验,表示X 放出的蜂中工蜂的只数,求X 的分布列。
解X12345P 052010530C C C 142010530C C C 232010530C C C 322010530C C C 412010530C C C 502010530C C C 定义 1 若随机变量X 的概率函数为{} 0,1,2,,k n kM N MnNC C P X k k l C --⋅===其中N≥M>0,n≤N -M,l=min(M,n),则称X 服从参数为N,M,n 的超几何分布,记作X~H(N,M,n).超几何分布的分布函数为()k n kM N Mnk x NC C F x C --≤⋅=∑ 二、二项分布1. Bernoulli 试验只有两个可能结果的试验称为Bernoulli 试验。
例2 已知某药有效率为0.7,今用该药试治某病3例,X 表示治疗无效的人数,求X 的分布列。
解:X 可取0,1,2,3。
用A i表示事件“第i 例治疗无效”,i=1,2,3.则()0.7i P A p ==P{X=0}=33123123()()()()(1)0.343P A A A P A P A P A p q ==-==P{X=1}=231312123()P A A A A A A A A A ++2231312123()()()30.441P A A A P A A A P A A A pq =++==P{X=2}=321121323()P A A A A A A A A A ++2321121323()()()30.189P A A A P A A A P A A A p q =++==基 本 内 容备 注 P{X=3}=3123()0.027P A A A p ==所以X 的分布列为X 0 1 2 3 P0.3430.4410.1890.027定义:设试验E只有两种结果:A与A ,且(),()1 (01).P A p P A p p ==-<<将试验E 独立重复地进行n 次,称这样的试验为n 重贝努利试验。
离散型随机变量与分布一、离散型随机变量的概念离散型随机变量是指在一定范围内取有限个或可数个值的随机变量。
通常用字母X来表示离散型随机变量,例如X={x1, x2, x3, ...}。
每个xi表示X取某个值的情况,对应的概率为P(X=xi),概率取值介于0和1之间,且所有xi对应的概率之和等于1。
二、离散型随机变量的分布律离散型随机变量的分布律描述了X取不同值的概率分布情况。
记为P(X=xi)或P(X)。
其中,xi表示随机变量X可能取到的某个值,P(X=xi)表示X取xi时的概率。
常见的离散型随机变量分布律包括:1. 伯努利分布:伯努利试验是一类只有两种结果的随机试验,例如抛硬币或投骰子。
若随机变量X表示试验成功的概率,则伯努利分布的分布律为:P(X=x) = p^x(1-p)^(1-x),其中p表示试验成功的概率。
2. 二项分布:二项分布是n重伯努利试验的离散型随机变量分布。
它描述了进行n次独立的成功-失败试验(伯努利试验)中成功次数X的概率分布。
其分布律为:P(X=k) = C(n,k) * p^k * (1-p)^(n-k),其中C(n,k)表示从n次试验中选k次成功的组合数。
3. 泊松分布:泊松分布适用于描述一段时间或一定空间内随机事件发生的次数。
其分布律为:P(X=k) = (e^(-λ) * λ^k) / k!,其中λ表示单位时间或单位空间内事件发生的平均次数。
4. 几何分布:几何分布适用于描述在n次独立的伯努利试验中,首次获得成功的次数。
其分布律为:P(X=k) = (1-p)^(k-1) * p,其中p表示每次试验成功的概率。
5. 二项负分布:二项负分布描述了在一系列独立的伯努利试验中,获得r次成功时需要进行的试验次数。
其分布律为:P(X=k) = C(k-1, r-1) * p^r * (1-p)^(k-r),其中p表示每次试验成功的概率。
三、离散型随机变量的期望与方差离散型随机变量的期望和方差是对离散型随机变量分布的特征进行度量的指标。
离散型随机变量的分布列1.离散型随机变量的分布列(1)一般地,若离散型随机变量X可能取的不同值为x1,x2,…,x i,…,x n,X取每一个值x i(i=1,2,…,n)的概率P(X=x i)=p i,以表格的形式表示如下:X x1x2…x i…x nP p1p2…p i…p n的概率分布列,简称为的分布列.(2)离散型随机变量的分布列的性质:①p i≥0,i=1,2,…,n;(1)离散型随机变量的分布列完全描述了由这个随机变量所刻画的随机现象.和函数的表示法一样,离散型随机变量的分布列也可以用表格、等式P(X=x i)=p i,i=1,2,…,n 和图象表示.(2)随机变量的分布列不仅能清楚地反映随机变量的所有可能取值,而且能清楚地看到取每一个值的概率的大小,从而反映了随机变量在随机试验中取值的分布情况.2.两个特殊分布(1)两点分布X 0 1P 1-p p若随机变量X p=P(X=1)为成功概率.(2)超几何分布一般地,在含有M件次品的N件产品中,任取n件,其中恰有X件次品,则P(X=k)=C k M C n-kN-MC n N,k=0,1,2,…,m,即X 01…mP C0M C n-0N-MC n NC1M C n-1N-MC n N…C m M C n-mN-MC n N其中m=min{M,n},且n≤N,M≤N,n,M,N∈N*.如果随机变量X的分布列具有上表的形式,则称随机变量X服从超几何分布.(1)超几何分布的模型是不放回抽样.(2)超几何分布中的参数是M,N,n.(3)超几何分布可解决产品中的正品和次品、盒中的白球和黑球、同学中的男和女等问题,往往由差异明显的两部分组成判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)在离散型随机变量分布列中每一个可能值对应的概率可以为任意的实数.( )(2)在离散型随机变量分布列中,在某一范围内取值的概率等于它取这个范围内各值的概率之积.( )(3)在离散型随机变量分布列中,所有概率之和为1.( )(4)超几何分布的模型是放回抽样.( )答案:(1)×(2)×(3)√(4)×下列表中能成为随机变量ξ的分布列的是( )A.ξ-10 1P 0.30.40.4B.ξ12 3P 0.40.7-0.1C.ξ-10 1P 0.30.40.3D.ξ12 3P 0.30.10.4答案:C若随机变量X服从两点分布,且P(X=0)=0.8,P(X=1)=0.2.令Y=3X-2,则P(Y=-2)=________. 答案:0.8探究点1 离散型随机变量的分布列某班有学生45人,其中O 型血的有15人,A 型血的有10人,B 型血的有12人,AB 型血的有8人.将O ,A ,B ,AB 四种血型分别编号为1,2,3,4,现从中抽1人,其血型编号为随机变量X ,求X 的分布列. 【解】 X 的可能取值为1,2,3,4. P (X =1)=C 115C 145=13,P (X =2)=C 110C 145=29,P (X =3)=C 112C 145=415,P (X =4)=C 18C 145=845.故X 的分布列为X 1 2 3 4 P1329415845求离散型随机变量分布列的一般步骤(1)确定X 的所有可能取值x i (i =1,2,…)以及每个取值所表示的意义. (2)利用概率的相关知识,求出每个取值相应的概率P (X =x i )=p i (i =1,2,…). (3)写出分布列.(4)根据分布列的性质对结果进行检验.抛掷甲,乙两个质地均匀且四个面上分别标有1,2,3,4的正四面体,其底面落于桌面,记底面上的数字分别为x ,y .设ξ为随机变量,若x y为整数,则ξ=0;若x y 为小于1的分数,则ξ=-1;若xy为大于1的分数,则ξ=1. (1)求概率P (ξ=0); (2)求ξ的分布列.解:(1)依题意,数对(x ,y )共有16种情况,其中使xy为整数的有以下8种:(1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(2,1),(3,1),(4,1),(4,2), 所以P (ξ=0)=816=12.(2)随机变量ξ的所有取值为-1,0,1. 由(1)知P (ξ=0)=12;ξ=-1有以下6种情况:(1,2),(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),(3,4),故P (ξ=-1)=616=38;ξ=1有以下2种情况:(3,2),(4,3),故P (ξ=1)=216=18,所以随机变量ξ的分布列为ξ -1 0 1 P381218探究点2 设随机变量X 的分布列P (X =k5)=ak (k =1,2,3,4,5).(1)求常数a 的值; (2)求P (X ≥35);(3)求P (110<X <710). 【解】 (1)由P (X =k5)=ak ,k =1,2,3,4,5可知,∑k =15P (X =k5)=∑k =15ak =a +2a +3a +4a +5a =1,解得a =115. (2)由(1)可知P (X =k 5)=k15(k =1,2,3,4,5),所以P (X ≥35)=P (X =35)+P (X =45)+P (X =1)=315+415+515=45. (3)P (110<X <710)=P (X =15)+P (X =25)+P (X =35)=115+215+315=25.离散型随机变量分布列的性质的应用(1)利用离散型随机变量的分布列的性质可以求与概率有关的参数的取值或范围,还可以检验所求分布列是否正确.(2)由于离散型随机变量的各个可能值表示的事件是彼此互斥的,所以离散型随机变量在某一范围内取值的概率等于它取这个范围内各个值的概率之和.(2018·河北邢台一中月考)随机变量X 的分布列为P (X =k )=c k (k +1),k=1,2,3,4,c 为常数,则P ⎝ ⎛⎭⎪⎫23<X <52的值为( )A.45 B.56 C.23D.34解析:选B.由题意c 1×2+c 2×3+c 3×4+c4×5=1,即45c =1,c =54, 所以P ⎝ ⎛⎭⎪⎫23<X <52=P (X =1)+P (X =2) =54×⎝ ⎛⎭⎪⎫11×2+12×3=56.故选B. 探究点3 两点分布与超几何分布一个袋中装有6个形状大小完全相同的小球,其中红球有3个,编号为1,2,3;黑球有2个,编号为1,2;白球有1个,编号为1.现从袋中一次随机抽取3个球. (1)求取出的3个球的颜色都不相同的概率.(2)记取得1号球的个数为随机变量X ,求随机变量X 的分布列.【解】 (1)从袋中一次随机抽取3个球,基本事件总数n =C 36=20,取出的3个球的颜色都不相同包含的基本事件的个数为C 13C 12C 11=6,所以取出的3个球的颜色都不相同的概率P =620=310. (2)由题意知X =0,1,2,3.P (X =0)=C 33C 36=120,P (X =1)=C 13C 23C 36=920,P (X =2)=C 23C 13C 36=920,P (X =3)=C 33C 36=120,所以X 的分布列为1.[变问法]在本例条件下,记取到白球的个数为随机变量η,求随机变量η的分布列. 解:由题意知η=0,1,服从两点分布,又P (η=1)=C 25C 36=12,所以随机变量η的分布列为2.[变条件]3次球,每次抽取1个球”其他条件不变,结果又如何?解:(1)取出3个球颜色都不相同的概率P =C 13×C 12×C 11×A 3363=16. (2)由题意知X =0,1,2,3. P (X =0)=3363=18,P (X =1)=C 13×3×3×363=38. P (X =2)=C 23C 13×3×363=38, P (X =3)=3363=18.所以X 的分布列为求超几何分布问题的注意事项(1)在产品抽样检验中,如果采用的是不放回抽样,则抽到的次品数服从超几何分布. (2)在超几何分布公式中,P (X =k )=C k M C n -kN -MC n N ,k =0,1,2,…,m ,其中,m =min{M ,n },且0≤n ≤N ,0≤k ≤n ,0≤k ≤M ,0≤n -k ≤N -M .(3)如果随机变量X 服从超几何分布,只要代入公式即可求得相应概率,关键是明确随机变量X 的所有取值.(4)当超几何分布用表格表示较繁杂时,可用解析式法表示.某高校文学院和理学院的学生组队参加大学生电视辩论赛,文学院推荐了2名男生,3名女生,理学院推荐了4名男生,3名女生,文学院和理学院所推荐的学生一起参加集训,由于集训后学生水平相当,从参加集训的男生中随机抽取3人,女生中随机抽取3人组成代表队.(1)求文学院至少有一名学生入选代表队的概率;(2)某场比赛前,从代表队的6名学生再随机抽取4名参赛,记X 表示参赛的男生人数,求X 的分布列.解:(1)由题意,参加集训的男、女学生各有6人,参赛学生全从理学院中抽出(等价于文学院中没有学生入选代表队)的概率为:C 33C 34C 36C 36=1100,因此文学院至少有一名学生入选代表队的概率为:1-1100=99100.(2)某场比赛前,从代表队的6名队员中随机抽取4人参赛,X 表示参赛的男生人数, 则X 的可能取值为:1,2,3.P (X =1)=C 13C 33C 46=15,P (X =2)=C 23C 23C 46=35,P (X =3)=C 13C 33C 46=15.所以X 的分布列为X 1 2 3 P1535151.设某项试验的成功率是失败率的2倍,用随机变量ξ描述一次试验的成功次数,则P (ξ=0)等于( ) A .0 B.13 C.12D.23解析:选B.设P (ξ=1)=p ,则P (ξ=0)=1-p .依题意知,p=2(1-p),解得p=23 .故P(ξ=0)=1-p=13 .2.一盒中有12个乒乓球,其中9个新的,3个旧的,从盒中任取3个球来用,用完后装回盒中,此时盒中旧球个数X是一个随机变量,则P(X=4)的值为( )A.1220 B.2755C.27220D.2125解析:选C.X=4表示取出的3个球为2个旧球1个新球,故P(X=4)=C23C19C312=27220.3.随机变量η的分布列如下则x=________,P解析:由分布列的性质得0.2+x+0.35+0.1+0.15+0.2=1,解得x=0.故P(η≤3)=P(η=1)+P(η=2)+P(η=3)=0.2+0.35=0.55.答案:0 0.554.某高二数学兴趣小组有7位同学,其中有4位同学参加过高一数学“南方杯”竞赛.若从该小组中任选3位同学参加高二数学“南方杯”竞赛,求这3位同学中参加过高一数学“南方杯”竞赛的同学数ξ的分布列及P(ξ<2).解:由题意可知,ξ的可能取值为0,1,2,3.则P(ξ=0)=C04C33C37=135,P(ξ=1)=C14C23C37=1235,P(ξ=2)=C24C13C37=1835,P(ξ=3)=C34C03C37=435.所以随机变量ξ的分布列为P(ξ<2)=P(ξ=0)+P(ξ=1)=35+35=35.知识结构 深化拓展1.离散型随机变量分布列的性质是检验一个分布列正确与否的重要依据(即看分布列中的概率是否均为非负实数且所有的概率之和是否等于1),还可以利用性质②求出分布列中的某些参数,也就是利用概率和为1这一条件求出参数. 2.超几何分布在实际生产中常用来检验产品的次品数,只要知道N 、M 和n 就可以根据公式:P (X =k )=C k M C n -kN -MC n N 求出X 取不同值k 时的概率.学习时,不能机械地去记忆公式,而要结合条件以及组合知识理解M 、N 、n 、k 的含义.[A 基础达标]1.袋中有大小相同的5个球,分别标有1,2,3,4,5五个号码,现在在有放回抽取的条件下依次取出两个球,设两个球号码之和为随机变量X ,则X 所有可能取值的个数是( ) A .5 B .9 C .10 D .25 解析:选B.号码之和可能为2,3,4,5,6,7,8,9,10,共9种.2.随机变量X 所有可能取值的集合是{-2,0,3,5},且P (X =-2)=14,P (X =3)=12,P (X=5)=112,则P (X =0)的值为( )A .0 B.14 C.16 D.18解析:选C.因为P (X =-2)+P (X =0)+P (X =3)+P (X =5)=1,即14+P (X =0)+12+112=1,所以P (X =0)=212=16,故选C. 3.设随机变量X 的概率分布列为X 1 2 3 4 P13m1416则P (|X -3|=1)=A.712B.512C.14D.16解析:选B.根据概率分布列的性质得出:13+m +14+16=1,所以m =14,随机变量X 的概率分布列为所以P (|X -3|=1)=P (X =4)+P (X =2)=12.故选B. 4.若随机变量η的分布列如下:则当P (η<x )=0.8A .x ≤1 B .1≤x ≤2 C .1<x ≤2 D .1≤x <2 解析:选C.由分布列知,P (η=-2)+P (η=-1)+P (η=0)+P (η=1)=0.1+0.2+0.2+0.3=0.8, 所以P (η<2)=0.8,故1<x ≤2.5.(2018·湖北武汉二中期中)袋子中装有大小相同的8个小球,其中白球5个,分别编号1,2,3,4,5;红球3个,分别编号1,2,3,现从袋子中任取3个小球,它们的最大编号为随机变量X ,则P (X =3)等于( )A.528B.17C.1556D.27解析:选D.X =3第一种情况表示1个3,P 1=C 12·C 24C 38=314,第二种情况表示2个3,P 2=C 22·C 14C 38=114,所以P (X =3)=P 1+P 2=314+114=27.故选D. 6.随机变量Y 的分布列如下:则(1)x =________(3)P (1<Y ≤4)=________.解析:(1)由∑6i =1p i =1,得x =0.1. (2)P (Y >3)=P (Y =4)+P (Y =5)+P (Y =6)=0.1+0.15+0.2=0.45. (3)P (1<Y ≤4)=P (Y =2)+P (Y =3)+P (Y =4)=0.1+0.35+0.1=0.55. 答案:(1)0.1 (2)0.45 (3)0.557.某篮球运动员在一次投篮训练中的得分X 的分布列如下表,其中a ,b ,c 成等差数列,且c =ab .则这名运动员得3分的概率是________. 解析:由题意得,2b =a +c ,c =ab ,a +b +c =1,且a ≥0,b ≥0,c ≥0, 联立得a =12,b =13,c =16,故得3分的概率是16.答案:168.一袋中装有10个大小相同的黑球和白球.已知从袋中任意摸出2个球,至少得到1个白球的概率是79.从袋中任意摸出3个球,记得到白球的个数为X ,则P (X =2)=________.解析:设10个球中有白球m 个,则C 210-m C 210=1-79,解得:m =5.P (X =2)=C 25C 15C 310=512.答案:5129.设离散型随机变量X 的分布列为:试求:(1)2X +1的分布列; (2)|X -1|的分布列.解:由分布列的性质知0.2+0.1+0.1+0.3+m=1,所以m=0.3.列表为:(1)2X+1的分布列为:(2)|X-1|10.从集合{1,2,3,4,5}中,等可能地取出一个非空子集.(1)记性质r:集合中的所有元素之和为10,求所取出的非空子集满足性质r的概率;(2)记所取出的非空子集的元素个数为X,求X的分布列.解:(1)记“所取出的非空子集满足性质r”为事件A.基本事件总数n=C15+C25+C35+C45+C55=31.事件A包含的基本事件是{1,4,5},{2,3,5},{1,2,3,4},事件A包含的基本事件数m=3.所以P(A)=mn=331.(2)依题意,X的所有可能值为1,2,3,4,5.又P(X=1)=C1531=531,P(X=2)=C2531=1031,P(X=3)=C3531=1031,P(X=4)=C4531=531,P (X =5)=C 5531=131.故X 的分布列为X 1 2 3 4 5 P5311031103153113111.已知随机变量ξ只能取三个值x 1,x 2,x 3,其概率依次成等差数列,则该等差数列公差的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,13B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-13,13 C .[-3,3] D .[0,1] 解析:选B.设随机变量ξ取x 1,x 2,x 3的概率分别为a -d ,a ,a +d ,则由分布列的性质得(a -d )+a +(a +d )=1, 故a =13,由⎩⎪⎨⎪⎧13-d ≥013+d ≥0,解得-13≤d ≤13.12.袋中装有5只红球和4只黑球,从袋中任取4只球,取到1只红球得3分,取到1只黑球得1分,设得分为随机变量ξ,则ξ≥8的概率P (ξ≥8)=________. 解析:由题意知P (ξ≥8)=1-P (ξ=6)-P (ξ=4)=1-C 15C 34C 49-C 44C 49=56.答案:5613.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40件产品作为样本,称出它们的质量(单位:g),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,如图所示.(1)根据频率分布直方图,求质量超过505 g 的产品数量;(2)在上述抽取的40件产品中任取2件,设Y 为质量超过505 g 的产品数量,求Y 的分布列.解:(1)根据频率分布直方图可知,质量超过505 g 的产品数量为40×(0.05×5+0.01×5)=40×0.3=12(件).(2)随机变量Y 的可能取值为0,1,2,且Y 服从参数为N =40,M =12,n =2的超几何分布,故P (Y =0)=C 012C 228C 240=63130,P (Y =1)=C 112C 128C 240=2865,P (Y =2)=C 212C 028C 240=11130.所以随机变量Y 的分布列为14.(选做题)袋中装着外形完全相同且标有数字1,2,3,4,5的小球各2个,从袋中任取3个小球,按3个小球上最大数字的9倍计分,每个小球被取出的可能性都相等,用X 表示取出的3个小球上的最大数字,求: (1)取出的3个小球上的数字互不相同的概率; (2)随机变量X 的分布列;(3)计算介于20分到40分之间的概率.解:(1)“一次取出的3个小球上的数字互不相同”的事件记为A , 则P (A )=C 35C 12C 12C 12C 310=23.(2)由题意,知X 的所有可能取值为2,3,4,5, P (X =2)=C 22C 12+C 12C 22C 310=130, P (X =3)=C 22C 14+C 12C 24C 310=215, P (X =4)=C 22C 16+C 12C 26C 310=310, P (X =5)=C 22C 18+C 12C 28C 310=815. 所以随机变量X 的分布列为2 15+310=1330.则P(C)=P(X=3)+P(X=4)=。