24离散型随机变量的均值与方差
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离散型随机变量的均值与方差、正态分布一、基础知识1.均值一般地,若离散型随机变量X的分布列为:则称E(X)=x1p1+x2p2i i n n.它反映了离散型随机变量取值的平均水平.(1)期望是算术平均值概念的推广,是概率意义下的平均.,(2)E(X)是一个实数,由X的分布列唯一确定,即作为随机变量,X是可变的,可取不同值,而E(X)是不变的,它描述X取值的平均状态.,(3)E(X)=x1p1+x2p2+…+x n p n直接给出了E(X)的求法,即随机变量取值与相应概率分别相乘后相加.2.方差设离散型随机变量X的分布列为:则(x i-E(X))2描述了x i(i=)=(x i-E(X))2p i为这些偏离程度的加权平均,刻画了随机变量X与其均值E(X)的平均偏离程度.称D(X)为随机变量X的方差,并称其算术平方根D(X)为随机变量X的标准差.(1)随机变量的方差与标准差都反映了随机变量取值的稳定与波动、集中与离散的程度.D(X)越大,表明平均偏离程度越大,X的取值越分散.反之,D(X)越小,X的取值越集中在E(X)附近.,(2)方差也是一个常数,它不具有随机性,方差的值一定是非负.3.两个特殊分布的期望与方差4.正态分布(1)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;③曲线在x=μ处达到峰值1σ2π;④曲线与x轴之间的面积为1;⑤当σ一定时,曲线的位置由μ确定,曲线随着μ的变化而沿x轴平移;⑥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.(2)正态分布的三个常用数据①P (μ-σ<X ≤μ+σ)≈0.682 6;②P (μ-2σ<X ≤μ+2σ)≈0.954 4;③P (μ-3σ<X ≤μ+3σ)≈0.997 4.二、常用结论若Y =aX +b ,其中a ,b 是常数,X 是随机变量,则 (1)E (k )=k ,D (k )=0,其中k 为常数; (2)E (aX +b )=aE (X )+b ,D (aX +b )=a 2D (X ); (3)E (X 1+X 2)=E (X 1)+E (X 2); (4)D (X )=E (X 2)-(E (X ))2;(5)若X 1,X 2相互独立,则E (X 1·X 2)=E (X 1)·E (X 2).(6)若X ~N (μ,σ2),则X 的均值与方差分别为:E (X )=μ,D (X )=σ2. 三、考点解析考点一 离散型随机变量的均值与方差例、为迎接2022年北京冬奥会,推广滑雪运动,某滑雪场开展滑雪促销活动.该滑雪场的收费标准是:滑雪时间不超过1小时免费,超过1小时的部分每小时收费标准为40元(不足1小时的部分按1小时计算).有甲、乙两人相互独立地来该滑雪场运动,设甲、乙不超过1小时离开的概率分别为14,16;1小时以上且不超过2小时离开的概率分别为12,23;两人滑雪时间都不会超过3小时.(1)求甲、乙两人所付滑雪费用相同的概率;(2)设甲、乙两人所付的滑雪费用之和为随机变量ξ(单位:元),求ξ的分布列与数学期望E (ξ),方差D (ξ).跟踪训练1.随机变量X 的可能取值为0,1,2,若P (X =0)=15,E (X )=1,则D (X )=( )A.15B.25C.55D.1052.随着网络营销和电子商务的兴起,人们的购物方式更具多样化.某调查机构随机抽取10名购物者进行采访,5名男性购物者中有3名倾向于选择网购,2名倾向于选择实体店,5名女性购物者中有2名倾向于选择网购,3名倾向于选择实体店.(1)若从10名购物者中随机抽取2名,其中男、女各一名,求至少1名倾向于选择实体店的概率; (2)若从这10名购物者中随机抽取3名,设X 表示抽到倾向于选择网购的男性购物者的人数,求X 的分布列和数学期望.考点二 二项分布的均值与方差例、某部门为了解一企业在生产过程中的用水量情况,对其每天的用水量做了记录,得到了大量该企业的日用水量的统计数据,从这些统计数据中随机抽取12天的数据作为样本,得到如图所示的茎叶图(单位:吨).若用水量不低于95吨,则称这一天的用水量超标.(1)从这12天的数据中随机抽取3个,求至多有1天的用水量超标的概率;(2)以这12天的样本数据中用水量超标的频率作为概率,估计该企业未来3天中用水量超标的天数,记随机变量X 为未来这3天中用水量超标的天数,求X 的分布列、数学期望和方差.[解题技法]二项分布的期望与方差(1)如果ξ ~B (n ,p ),则用公式E (ξ)=np ,D (ξ)=np (1-p )求解,可大大减少计算量.(2)有些随机变量虽不服从二项分布,但与之具有线性关系的另一随机变量服从二项分布,这时,可以综合应用E (a ξ+b )=aE (ξ)+b 以及E (ξ)=np 求出E (a ξ+b ),同样还可求出D (a ξ+b ).跟踪训练1.设X 为随机变量,且X ~B (n ,p ),若随机变量X 的数学期望E (X )=4,D (X )=43,则P (X =2)=________.(结果用分数表示)2.一个盒子中装有大量形状、大小一样但重量不尽相同的小球,从中随机抽取50个作为样本,称出它们的重量(单位:克),重量分组区间为[5,15],(15,25],(25,35],(35,45],由此得到样本的重量频率分布直方图(如图).(1)求a 的值,并根据样本数据,试估计盒子中小球重量的众数与平均值;(2)从盒子中随机抽取3个小球,其中重量在[5,15]内的小球个数为X ,求X 的分布列和数学期望(以直方图中的频率作为概率).考点三 均值与方差在决策中的应用例、某工厂的某种产品成箱包装,每箱200件,每一箱产品在交付用户之前要对产品作检验,如检验出不合格品,则更换为合格品.检验时,先从这箱产品中任取20件作检验,再根据检验结果决定是否对余下的所有产品作检验.设每件产品为不合格品的概率都为p (0<p <1),且各件产品是否为不合格品相互独立. (1)记20件产品中恰有2件不合格品的概率为f (p ),求f (p )的最大值点p 0.(2)现对一箱产品检验了20件,结果恰有2件不合格品,以(1)中确定的p 0作为p 的值.已知每件产品的检验费用为2元,若有不合格品进入用户手中,则工厂要对每件不合格品支付25元的赔偿费用. ①若不对该箱余下的产品作检验,这一箱产品的检验费用与赔偿费用的和记为X ,求EX ; ②以检验费用与赔偿费用和的期望值为决策依据,是否该对这箱余下的所有产品作检验?[解题技法]离散型随机变量的期望和方差应用问题的解题策略(1)求离散型随机变量的期望与方差关键是确定随机变量的所有可能值,写出随机变量的分布列,正确运用期望、方差公式进行计算.(2)要注意观察随机变量的概率分布特征,若属于二项分布,可用二项分布的期望与方差公式计算,则更为简单.(3)在实际问题中,若两个随机变量ξ1,ξ2,有E (ξ1)=E (ξ2)或E (ξ1)与E (ξ2)较为接近时,就需要用D (ξ1)与D (ξ2)来比较两个随机变量的稳定程度.即一般地将期望最大(或最小)的方案作为最优方案,若各方案的期望相同,则选择方差最小(或最大)的方案作为最优方案.跟踪训练某投资公司在2019年年初准备将1 000万元投资到“低碳”项目上,现有两个项目供选择:项目一:新能源汽车.据市场调研,投资到该项目上,到年底可能获利30%,也可能亏损15%,且这两种情况发生的概率分别为79和29;项目二:通信设备.据市场调研,投资到该项目上,到年底可能获利50%,可能损失30%,也可能不赔不赚,且这三种情况发生的概率分别为35,13和115.针对以上两个投资项目,请你为投资公司选择一个合理的项目,并说明理由.考点四 正态分布例、(1)设X ~N (μ1,σ21),Y ~N (μ2,σ22),这两个正态分布密度曲线如图所示.下列结论中正确的是( )A.P (Y ≥μ2)≥P (Y ≥μ1)B.P (X ≤σ2)≤P (X ≤σ1)C.对任意正数t ,P (X ≤t )≥P (Y ≤t )D.对任意正数t ,P (X ≥t )≥P (Y ≥t ) (2)已知随机变量X 服从正态分布N (3,1),且P (X ≥4)=0.158 7,则P (2<X <4)=( ) A.0.682 6 B.0.341 3 C.0.460 3 D.0.920 7(3)某校在一次月考中有900人参加考试,数学考试的成绩服从正态分布X ~N (90,a 2)(a >0,试卷满分150分),统计结果显示数学考试成绩在70分到110分之间的人数约为总人数的35,则此次月考中数学考试成绩不低于110分的学生约有________人.[解题技法]正态分布下2类常见的概率计算(1)利用正态分布密度曲线的对称性研究相关概率问题,涉及的知识主要是正态曲线关于直线x =μ对称,曲线与x 轴之间的面积为1.(2)利用3σ原则求概率问题时,要注意把给出的区间或范围与正态变量的μ,σ进行对比联系,确定它们属于(μ-σ,μ+σ),(μ-2σ,μ+2σ),(μ-3σ,μ+3σ)中的哪一个.跟踪训练1.已知随机变量ξ服从正态分布N (μ,σ2),若P (ξ<2)=P (ξ>6)=0.15,则P (2≤ξ<4)等于( ) A.0.3 B.0.35 C.0.5 D.0.72.为了监控某种零件的一条生产线的生产过程,检验员每天从该生产线上随机抽取16个零件,并测量其尺寸(单位:cm).根据长期生产经验,可以认为这条生产线正常状态下生产的零件的尺寸服从正态分布N (μ,σ2). (1)假设生产状态正常,记X 表示一天内抽取的16个零件中其尺寸在(μ-3σ,μ+3σ)之外的零件数,求P (X ≥1)及X 的数学期望;(2)一天内抽检零件中,如果出现了尺寸在(μ-3σ,μ+3σ)之外的零件,就认为这条生产线在这一天的生产过程可能出现了异常情况,需对当天的生产过程进行检查. ①试说明上述监控生产过程方法的合理性; ②下面是检验员在一天内抽取的16个零件的尺寸:9.95 10.12 9.96 9.96 10.01 9.92 9.98 10.04 10.26 9.91 10.13 10.02 9.22 10.04 10.05 9.95经计算得x =9.97,s ≈0.212,其中x i 为抽取的第i 个零件的尺寸,i =1,2, (16)用样本平均数x 作为μ的估计值μ^,用样本标准差s 作为σ的估计值σ^,利用估计值判断是否需对当天的生产过程进行检查?剔除(μ^-3σ^,μ^+3σ^)之外的数据,用剩下的数据估计μ和σ(精确到0.01).附:若随机变量Z 服从正态分布N (μ,σ2),则P (μ-3σ<Z <μ+3σ)=0.997 4.0.997 416≈0.959 2,0.008≈0.09.课后作业1.口袋中有编号分别为1,2,3的三个大小和形状完全相同的小球,从中任取2个,则取出的球的最大编号X 的期望为( )A.13B.23C.2D.832.已知随机变量X 服从正态分布N (a,4),且P (X >1)=0.5,P (X >2)=0.3,则P (X <0)=( ) A.0.2 B.0.3 C.0.7 D.0.83.已知某公司生产的一种产品的质量X (单位:克)服从正态分布N (100,4),现从该产品的生产线上随机抽取10 000件产品,其中质量在[98,104]内的产品估计有( )(附:若X 服从N (μ,σ2),则P (μ-σ<X <μ+σ)=0.682 7,P (μ-2σ<X <μ+2σ)=0.954 5) A.4 093件 B.4 772件 C.6 827件 D.8 186件4.某篮球队对队员进行考核,规则是①每人进行3个轮次的投篮;②每个轮次每人投篮2次,若至少投中1次,则本轮通过,否则不通过.已知队员甲投篮1次投中的概率为23,如果甲各次投篮投中与否互不影响,那么甲3个轮次通过的次数X 的期望是( )A.3B.83C.2D.535.某学校为了给运动会选拔志愿者,组委会举办了一个趣味答题活动.参选的志愿者回答三个问题,其中两个是判断题,另一个是有三个选项的单项选择题,设ξ为回答正确的题数,则随机变量ξ的数学期望E (ξ)=( )A.1B.43C.53D.26.一批产品的二等品率为0.02,从这批产品中每次随机取一件,有放回地抽取100次,X 表示抽到的二等品件数,则D (X )=________.7.若随机变量ξ的分布列如表所示,E (ξ)=1.6,则a -b =________.8.一个人将编号为1,2,3,4每个盒子放一个小球,球的编号与盒子的编号相同时叫做放对了,否则叫做放错了.设放对的个数为ξ,则ξ的期望值为________. 9.某市对大学生毕业后自主创业人员给予小额贷款补贴,贷款期限分为6个月、12个月、18个月、24个月、36个月五种,对于这五种期限的贷款政府分别补贴200元、300元、300元、400元、400元,从2018年享受此项政策的自主创业人员中抽取了100人进行调查统计,选择的贷款期限的频数如下表:. (1)某大学2019年毕业生中共有3人准备申报此项贷款,计算其中恰有2人选择的贷款期限为12个月的概率;(2)设给某享受此项政策的自主创业人员的补贴为X 元,写出X 的分布列;该市政府要做预算,若预计2019年全市有600人申报此项贷款,则估计2019年该市共要补贴多少万元.10.某厂有4台大型机器,在一个月中,1台机器至多出现1次故障,且每台机器是否出现故障是相互独立的,出现故障时需1名工人进行维修.每台机器出现故障的概率为13.(1)问该厂至少有多少名工人才能保证每台机器在任何时刻同时出现故障时能及时进行维修的概率不少于90%?(2)已知1名工人每月只有维修1台机器的能力,每月需支付给每位工人1万元的工资.每台机器不出现故障或出现故障能及时维修,就能使该厂产生5万元的利润,否则将不产生利润.若该厂现有2名工人,求该厂每月获利的均值.提高练习1.某群体中的每位成员使用移动支付的概率都为p ,各成员的支付方式相互独立.设X 为该群体的10位成员中使用移动支付的人数,DX =2.4,P (X =4)<P (X =6),则p =( )A.0.7B.0.6C.0.4D.0.32.设随机变量ξ服从正态分布N (μ,σ2),函数f (x )=x 2+4x +ξ 没有零点的概率是12,则μ等于( )A.1B.2C.4D.不能确定 3.已知离散型随机变量X 的分布列如表所示,若E (X )=0,D (X )=1,则P (X <1)=________.4.甲、乙两家外卖公司,元,每单送餐员抽成4元;乙公司,无底薪,40单以内(含40单)的部分送餐员每单抽成6元,超出40单的部分送餐员每单抽成7元.假设同一公司的送餐员一天的送餐单数相同,现从这两家公司各随机选取一名送餐员,并分别记录其50天的送餐单数,得到如下频数表:甲公司送餐员送餐单数频数表乙公司送餐员送餐单数频数表(1)现从记录甲公司的50天送餐单数中随机抽取3天的送餐单数,求这3天送餐单数都不小于40的概率.(2)若将频率视为概率,回答下列两个问题:①记乙公司送餐员日工资为X(单位:元),求X的分布列和数学期望E(X);②小王打算到甲、乙两家公司中的一家应聘送餐员,如果仅从日工资的角度考虑,请利用所学的统计学知识为小王作出选择,并说明理由.5.计划在某水库建一座至多安装3台发电机的水电站.过去50年的水文资料显示,水库年入流量X(年入流量:一年内上游来水与库区降水之和.单位:亿立方米)都在40以上.其中,不足80的年份有10年,不低于80且不超过120的年份有35年,超过120的年份有5年,将年入流量在以上三段的频率作为相应段的概率,并假设各年的入流量相互独立.(1)求未来4年中,至多有1年的年入流量超过120的概率;(2)水电站希望安装的发电机尽可能运行,但每年发电机最多可运行台数受年入流量X限制,并有如下关系:800万元.欲使水电站年总利润的均值达到最大,应安装发电机多少台?。
离散型随机变量的均值与方差考纲解读 1.根据离散型随机变量分布列求均值与方差;2.根据正态分布、二项分布的公式求均值与方差;3.利用均值、方差的特性解决一些实际应用问题.[基础梳理]1.离散型随机变量X 的分布列2.离散型随机变量3.(1)E (aX +b )=aE (X )+b (a ,b 为常数). (2)D (aX +b)=a 2D (X )(a ,b 为常数). 4.两点分布的均值与方差若随机变量X 服从两点分布,则E (X )=p ,D (X )=p (1-p ). 5.二项分布的均值与方差若随机变量X 服从参数为n ,p 的二项分布,即X ~B (n ,p ),则E (X )=np ,D (X )=np (1-p ).[三基自测]1.已知X 的分布列为设Y =2X +3,则E(Y)A.73 B .4 C .-1 D .1 答案:A2.若离散型随机变量X 的分布列为则X 的数学期望E (X )=( ) A .2 B .2或12C.12 D .1答案:C3.已知随机变量X 的分布列为则D(X)=( ) A .1.44 B .1.2 C. 1.2 D .2答案:B4.(选修2-3·2.3练习改编)若随机变量满足P (x =c )=1,其中c 为常数,则D (X )=________.答案:05.(2017·高考全国卷Ⅱ改编)有一批产品,其中有12件正品和4件次品,从中有放回地任取3件,若X 表示取到次品的次数,则D(X)=________.答案:916考点一 离散型随机变量的均值与方差|模型突破[例1] (2018·保定调研)近年来,我国的高铁技术发展迅速,铁道部门计划在A 、B 两城之间开通高速列车,假设在试运行期间,每天8:00-9:00,9:00-10:00两个时段内各发一趟列车由A 城到B 城(两车发生情况互不影响),A 城发车时间及其概率如下表所示:六8:00和周日8:20.(只考虑候车时间,不考虑其他因素)(1)设乙候车所需时间为随机变量X ,求X 的分布列和数学期望; (2)求甲、乙二人候车时间相等的概率.[解析] (1)X 的所有可能取值为10、30、50、70、90(分钟),其概率分布列如下:X 的数学期望E (X )=10×12+30×13+50×136+70×112+90×118=2459(分钟).(2)甲、乙二人候车时间分别为10分钟、30分钟、50分钟的概率为P 甲10=16,P 甲30=12,P 甲50=13;P 乙10=12,P 乙30=13,P 乙50=16×16=136.所以所求概率P =16×12+12×13+13×136=727.即甲、乙二人候车时间相等的概率为727.[模型解法][高考类题](2016·高考全国卷Ⅱ)某险种的基本保费为a (单位:元),继续购买该险种的投保人称为续保人,续保人本年度的保费与其上年度出险次数的关联如下:(1)(2)若一续保人本年度的保费高于基本保费,求其保费比基本保费高出60%的概率; (3)求续保人本年度的平均保费与基本保费的比值.解析:(1)设“一续保人本年度的保费高于基本保费”为事件A ,则“一续保人本年度的保费不高于基本保费”为事件A ,P (A )=1-P (A )=1-(0.30+0.15)=0.55.(2)设“一续保人本年度的保费比基本保费高出60%”为事件B , P (B |A )=P (AB )P (A )=0.10+0.050.55=311.(3)设续保人本年度的保费为X ,则X 的分布列为平均保费 1.75a ×0.10+2a ×0.05=1.23a ,所以平均保费与基本保费的比值为1.23.考点二 与二项分布有关的均值与方差问题|方法突破[例2] 为响应国家“精准扶贫,产业扶贫”的战略,进一步优化能源消费结构,某市决定在地处山区的A 县推进光伏发电项目.在该县山区居民中随机抽取50户,统计其年用电量得到以下统计表.以样本的频率作为概率.X 的数学期望;(2)已知该县某山区自然村有居民300户.若计划在该村安装总装机容量为300千瓦的光伏发电机组,该机组所发电量除保证该村正常用电外,剩余电量国家电网以0.8元/度的价格进行收购.经测算每千瓦装机容量的发电机组年平均发电1 000度,试估计该机组每年所发电量除保证正常用电外还能为该村创造直接收益多少元?[解析] (1)记在抽取的50户居民中随机抽取1户,其年用电量不超过600度为事件A ,则P (A )=35.由已知可得从该县山区居民中随机抽取10户,记其中年用电量不超过600度的户数为X ,X 服从二项分布,即X ~B (10,35),故E (X )=10×35=6.(2)设该县山区居民户年均用电量为E(Y),由抽样可得E (Y )=100×550+300×1550+500×1050+700×1550+900×550=500(度).则该自然村年均用电约150 000度.又该村所装发电机组年预计发电量为300 000度,故该机组每年所发电量除保证正常用电外还能剩余电量约150 000度,能为该村创造直接收益120 000元.[方法提升][跟踪训练]某商场举行有奖促销活动,顾客购买一定金额的商品后即可抽奖,每次抽奖都是从装有4个红球、6个白球的甲箱和装有5个红球、5个白球的乙箱中,各随机摸出1个球.在摸出的2个球中,若都是红球,则获一等奖;若只有1个红球,则获二等奖;若没有红球,则不获奖.(1)求顾客抽奖1次能获奖的概率;(2)若某顾客有3次抽奖机会,记该顾客在3次抽奖中获一等奖的次数为X ,求X 的分布列和数学期望.[解析] (1)记事件A 1={从甲箱中摸出的1个球是红球}, A 2={从乙箱中摸出的1个球是红球},B 1={顾客抽奖1次获一等奖},B 2={顾客抽奖1次获二等奖},C ={顾客抽奖1次能获奖}.由题意知A 1与A 2相互独立,A 1A 2与A 1A 2互斥,B 1与B 2互斥,且B 1=A 1A 2,B 2=A 1A 2+A 1A 2,C =B 1+B 2.因为P (A 1)=410=25,P (A 2)=510=12,所以P (B 1)=P (A 1A 2)=P (A 1)P (A 2)=25×12=15,P (B 2)=P (A 1A 2+A 1A 2)=P(A 1A 2)+P (A 1A 2) =P (A 1)P (A 2)+P (A 1)P (A 2) =P (A 1)(1-P (A 2))+(1-P (A 1))P (A 2) =25×⎝⎛⎭⎫1-12+⎝⎛⎭⎫1-25×12=12. 故所求概率为P (C )=P (B 1+B 2)=P (B 1)+P (B 2)=15+12=710.(2)顾客抽奖3次可视为3次独立重复试验,由(1)知,顾客抽奖1次获一等奖的概率为15,所以X ~B ⎝⎛⎭⎫3,15.于是P (X =0)=C 03⎝⎛⎭⎫150⎝⎛⎭⎫453=64125, P (X =1)=C 13⎝⎛⎭⎫151⎝⎛⎭⎫452=48125, P (X =2)=C 23⎝⎛⎭⎫152⎝⎛⎭⎫451=12125,P (X =3)=C 33⎝⎛⎭⎫153⎝⎛⎭⎫450=1125, 故X 的分布列为X 的数学期望为E (X )=3×15=35.考点三 均值、方差的实际应用|方法突破[例3] 为庆祝香港回归20周年,某商场在抽奖箱中放置了除图案外,其他无差别的8张卡片,其中有2张印有金紫荆广场图案,n(2≤n ≤4)张印有青马大桥图案,其余卡片上印有“庆祝香港回归20周年”图案.(1)若n =4,从抽奖箱中任意取一张卡片,记下图案后放回,连续抽取三次,求三次取出的卡片中,恰有两张印有“庆祝香港回归20周年”图案卡片的概率.(2)从抽奖箱中任意抽取两张卡片,如果两张卡片图案相同的概率是27.求n 的值.(3)①当n =3时,随机抽取一次,若规定取出印有金紫荆广场图案的卡片获得16元购物券,取出印有青马大桥图案的卡片获得8元购物券,取出印有“庆祝香港回归20周年”图案的卡片没有奖励,用ξ表示获得奖券的面值,求ξ的分布列和数学期望E (ξ).②在①的条件下,若商场每天有800人参与抽奖活动,顾客获得的购物券全部用于捆绑其他商品消费,每1元购物券能给商场带来10元纯利润,则商场每天在这个活动中能获得的纯利润是多少?[解析] (1)当n =4时,印有“庆祝香港回归20周年”的卡片有2张, 记“从中任取一张卡片是‘庆祝香港回归20周年’”为事件A ,则P (A )=14,则恰有两张印有“庆祝香港回归20周年”图案卡片的概率为:P =C 23⎝⎛⎭⎫142⎝⎛⎭⎫34=964. (2)因为从抽奖箱中任意抽取两张卡片,如果两张卡片图案相同的概率是27,所以由题意得C 22+C 2n +C 26-nC 28=27,解得n =2或n =4.(3)①n =3时,则8张卡片中印有金紫荆广场图案的卡片有2张,印有青马大桥图案的卡片有3张,印有“庆祝香港回归20周年”图案的卡片有3张,ξ的可能取值为16,8,0,P (ξ=16)=14,P (ξ=8)=38,P (ξ=0)=38.∴ξ的分布列为:∴E (ξ)=16×14+8×38+0×38=7(元).②由①知,在一次抽奖中,一人所得奖券的面值为7元,800人所得奖券的面值总数为800×7=5 600(元),所以商场的利润是5 600×10=56 000(元). [方法提升][跟踪训练]某联欢晚会举行抽奖活动,举办方设置了甲、乙两种抽奖方案,方案甲的中奖率为23,中奖可以获得2分;方案乙的中奖率为25,中奖可以获得3分;未中奖则不得分.每人有且只有一次抽奖机会,每次抽奖中奖与否互不影响,晚会结束后凭分数兑换奖品.(1)若小明选择方案甲抽奖,小红选择方案乙抽奖,记他们的累计得分为X ,求X ≤3的概率;(2)若小明、小红两人都选择方案甲或都选择方案乙进行抽奖,问:他们选择何种方案抽奖,累计得分的数学期望较大?解析:法一:(1)由已知得,小明中奖的概率为23,小红中奖的概率为25,且两人中奖与否互不影响.记“这2人的累计得分X ≤3”的事件为A ,则事件A 的对立事件为“X =5”. 因为P (X =5)=23×25=415,所以P (A )=1-P (X =5)=1-415=1115, 即这2人的累计得分X ≤3的概率为1115.(2)设小明、小红都选择方案甲抽奖中奖次数为X 1,都选择方案乙抽奖中奖次数为X 2,则这两人选择方案甲抽奖累计得分的数学期望为E (2X 1),选择方案乙抽奖累计得分的数学期望为E (3X 2).由已知可得,X 1~B ⎝⎛⎭⎫2,23,X 2~B ⎝⎛⎭⎫2,25, 所以E (X 1)=2×23=43,E (X 2)=2×25=45,从而E (2X 1)=2E (X 1)=83,E (3X 2)=3E (X 2)=125.因为E (2X 1)>E (3X 2),所以他们都选择方案甲进行抽奖时,累计得分的数学期望较大.法二:(1)由已知得,小明中奖的概率为23,小红中奖的概率为25,且两人中奖与否互不影响.记“这2人的累计得分X ≤3”的事件为A ,则事件A 包含“X =0”“X =2”“X =3”三个两两互斥的事件.因为P (X =0)=⎝⎛⎭⎫1-23×⎝⎛⎭⎫1-25=15,P (X =2)=23×⎝⎛⎭⎫1-25=25,P (X =3)=⎝⎛⎭⎫1-23×25=215,所以P (A )=P (X =0)+P (X =2)+P (X =3)=1115,即这2人的累计得分X ≤3的概率为1115.(2)设小明、小红都选择方案甲所获得的累计得分为X 1,都选择方案乙所获得的累计得分为X 2,则X 1,X 2的分布列如下:所以E (X 1)=0×19+2×49+4×49=83,E (X 2)=0×925+3×1225+6×425=125.因为E (X 1)>E (X 2),所以他们都选择方案甲进行抽奖时,累计得分的数学期望较大.1.[考点二](2017·高考全国卷Ⅱ)一批产品的二等品率为0.02,从这批产品中每次随机取一件,有放回地抽取100次,X 表示抽到的二等品件数,则DX =__________.解析:由题意得X ~B (100,0.02),∴DX =100×0.02×(1-0.02)=1.96. 答案:1.962.[考点一、三](2017·高考全国卷Ⅲ)某超市计划按月订购一种酸奶,每天进货量相同,进货成本每瓶4元,售价每瓶6元,未售出的酸奶降价处理,以每瓶2元的价格当天全部处理完.根据往年销售经验,每天需求量与当天最高气温(单位:℃)有关.如果最高气温不低于25,需求量为500瓶;如果最高气温位于区间[20,25),需求量为300瓶;如果最高气温低于20,需求量为200瓶.为了确定六月份的订购计划,统计了前三年六月份各天的最高气温数据,得下面的频数分布表:(1)求六月份这种酸奶一天的需求量X (单位:瓶)的分布列;(2)设六月份一天销售这种酸奶的利润为Y (单位:元),当六月份这种酸奶一天的进货量n(单位:瓶)为多少时,Y 的数学期望达到最大值?解析:(1)由题意知,X 所有可能取值为200,300,500,由表格数据知P (X =200)=2+1690=0.2,P (X =300)=3690=0.4,P (X =500)=25+7+490=0.4.因此X 的分布列为(2)200,因此只需考虑200≤n ≤500.当300≤n ≤500时,若最高气温不低于25,则Y =6n -4n =2n ,若最高气温位于区间[20,25),则Y=6×300+2(n-300)-4n=1 200-2n;若最高气温低于20,则Y=6×200+2(n-200)-4n=800-2n.因此EY=2n×0.4+(1 200-2n)×0.4+(800-2n)×0.2=640-0.4n.当200≤n<300时,若最高气温不低于20,则Y=6n-4n=2n;若最高气温低于20,则Y=6×200+2(n-200)-4n=800-2n.因此EY=2n×(0.4+0.4)+(800-2n)×0.2=160+1.2n.所以n=300时,Y的数学期望达到最大值,最大值为520元.。
【高中数学】离散型随机变量的均值与方差、正态分布【知识讲解】1.若离散型随机变量ξ的分布列为X x 1x 2 … x i… x n Pp 1 p 2 … p i…p n(1)则称E ξ= 为随机变量ξ的均值,也称为期望,它反映了离散型随机变量取值的 。
(2)把 叫做随机变量方差,D ξ的算术平方根D ξ叫做随机变量ξ的 ,记作 。
随机变量的方差与标准差都反映了随机变量取值的 偏离于均值的平均程度 。
其中标准差与随机变量本身有 相同单位 。
2.均值与方差的计算公式(1)若η=a ξ+b (a,b 为常数),则E η=E(a ξ+b )=______________;D η=D(a ξ+b )=____________; (2)若ξ服从两点分布,则E ξ= ,D ξ= ;(3)若X 服从二项分布,即~(,)B n p ξ,则E ξ= ,D ξ= 。
3.函数,()______________x μσϕ=的图象称为正态密度曲线,简称正态曲线。
4.对于任何实数a b <,随机变量X 满足()____________,P a X b <≤≈则称X 的分布为正态分布,正态分布完全由参数 确定。
因此正态分布常记作 ,如果X 服从正态分布,则记为 。
5.正态分布的特点:(1)曲线在 ;(2)曲线关于直线 对称; (3)曲线在x μ=时 ;(4)当μ一定时,曲线的形状由σ确定,σ越大,曲线 ,表示总体的分布越 ;σ越小,曲线 ,表示总体的分布越 。
【巩固练习】离散型随机变量的均值与方差 一、选择题(每小题7分,共35分) 1.已知X 的分布列为X -1 0 1 P121316,且Y =aX +3,E (Y )=73,则a 的值为( )A .1B .2C .3D .4 2.已知随机变量X 的分布列为X -2 -10 1 2 3 P 112 m n 112 16 112其中m ,n ∈[0,1),且E (X )=16,则m ,n 的值分别为( )A.112,12B.16,16C.14,13D.13,14 3.(2010·全国)某种种子每粒发芽的概率都为0.9,现播种了1 000粒,对于没有发芽的种子,每粒需要再补种2粒,补种的种子数记为X,则X的数学期望为()A.100 B.200 C.300 D.4004.若X~B(n,p),且E(X)=6,D(X)=3,则P(X=1)的值为()A.3·2-2B.2-4C.3·2-10 D.2-85.签盒中有编号为1、2、3、4、5、6的六支签,从中任意取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.4.6二、填空题(每小题6分,共24分)6.有一批产品,其中有12件正品和4件次品,从中任取3件,若ξ表示取到次品的个数,则E(ξ)=______. 7.(2009·上海)某学校要从5名男生和2名女生中选出2人作为上海世博会志愿者,若用随机变量ξ表示选出的志愿者中女生的人数,则数学期望E (ξ)=__________(结果用最简分数表示).8.(袋中有3个黑球,1个红球.从中任取2个,取到一个黑球得0分,取到一个红球得2分,则所得分数ξ的数学期望E(ξ)=________.9.罐中有6个红球,4个白球,从中任取1球,记住颜色后再放回,连续摸取4次,设ξ为取得红球的次数,则ξ的期望E(ξ)=________.三、解答题(共41分)10.(13分)袋中有相同的5个球,其中3个红球,2个黄球,现从中随机且不放回地摸球,每次摸1个,当两种颜色的球都被摸到时,即停止摸球,记随机变量ξ为此时已摸球的次数,求:(1)随机变量ξ的概率分布列;(2)随机变量ξ的数学期望与方差.11.(14分)一袋子中有大小相同的2个红球和3个黑球,从袋子里随机取球,取到每个球的可能性是相同的,设取到一个红球得2分,取到一个黑球得1分.(1)若从袋子里一次取出3个球,求得4分的概率;(2)若从袋子里每次摸出一个球,看清颜色后放回,连续摸2次,求所得分数ξ的分布列及数学期望.12.(14分)某省示范高中为了推进新课程改革,满足不同层次学生的需求,决定从高一年级开始,在每周的周一、周三、周五的课外活动期间同时开设数学、物理、化学、生物和信息技术辅导讲座,每位有兴趣的同学可以在期间的任何一天参加任何一门科目的辅导讲座,也可以放弃任何一门科目的辅导讲座.(规定:各科达到预先设定的人数时称为满座,否则称为不满座)统计数据表明,各学科讲座各天的满座的概率如下表:信息技术生物 化学 物理 数学 周一 14 14 14 14 12 周三 12 12 12 12 23 周五1313131323(1)求数学辅导讲座在周一、周三、周五都不满座的概率;(2)设周三各辅导讲座满座的科目数为ξ,求随机变量ξ的分布列和数学期望.【巩固练习】均值与方差、正态分布基础热身1.下面说法正确的是( )A .离散型随机变量X 的期望E (X )反映了X 取值的概率的平均值B .离散型随机变量X 的方差D (X )反映了X 取值的平均水平C .离散型随机变量X 的期望E (X )反映了X 取值的平均水平D .离散型随机变量X 的方差D (X )反映了X 取值的概率的平均值2.某班有14的学生数学成绩优秀,如果从班中随机地找出5名同学,那么其中数学成绩优秀的学生数X ~B ⎝⎛⎭⎫5,14,则E (2X +1)等于( )A.54B.52C .3D.72 3.一个课外兴趣小组共有5名成员,其中3名女性成员、2名男性成员,现从中随机选取2名成员进行学习汇报,记选出女性成员的人数为X ,则X 的数学期望是( )A.15B.310C.45D.654.某种摸奖活动的规则是:在一个袋子中装有大小、质地完全相同、编号分别为1,2,3,4的小球各一个,先从袋子中摸出一个小球,记下编号后放回袋子中,再从中取出一个小球,记下编号,若两次编号之和大于6,则中奖.某人参加4次这种抽奖活动,记中奖的次数为X ,则X 的数学期望是( ) A.14 B.12 C.316 D.34能力提升5.已知X ~B ⎝⎛⎭⎫n ,12,Y ~B ⎝⎛⎭⎫n ,13,且E (X )=15,则E (Y )等于( ) A .5B .10C .15D .206.[2010·课标全国卷] 某种种子每粒发芽的概率都为0.9,现播种了1000粒,对于没有发芽的种子,每粒需再补种2粒,补种的种子数记为X,则X的数学期望为()A.100 B.200 C.300 D.4007.已知离散型随机变量X的概率分布列为X 13 5P 0.5m 0.2则其方差D(X)等于()A.1 B.0.6 C.2.44 D.2.48.[2010·广东卷] 已知随机变量X服从正态分布N(3,1),且P(2≤X≤4)=0.6826,则P(X>4)=()A.0.1588 B.0.1587 C.0.1586 D.0.15859.有10张卡片,其中8张标有数字2,2张标有数字5,从中任意抽出3张卡片,设3张卡片上的数字之和为X,则X的数学期望是()A.7.8 B.8 C.16 D.15.610.某同学解答两道试题,他能够解出第一道题的概率为0.8,能够解出第二道题的概率为0.6,两道试题能够解答与否相互独立,记该同学解出题目的个数为随机变量X,则X的数学期望E(X)=________.11.体育课的投篮测试规则是:一位同学投篮一次,若投中则合格,停止投篮,若投不中,则重新投篮一次,若三次投篮均不中,则不合格,停止投篮.某位同学每次投篮的命中的概率为23,则该同学投篮次数X的数学期望E(X)=________.12.袋中有大小、形状相同的红、黑球各一个,每次摸取一个球记下颜色后放回,现连续取球8次,记取出红球的次数为X,则X的方差D(X)=________.13.据统计,一年中一个家庭万元以上的财产被窃的概率为0.005,保险公司开办一年期万元以上家庭财产保险,交保险费100元,若一年内万元以上财产被窃,保险公司赔偿a元(a>1000),为确保保险公司有可能获益,则a的取值范围是________.14.(10分)[2011·泰兴模拟] 一个盒子装有六张卡片,上面分别写着如下六个定义域为R的函数:f1(x)=x,f2(x)=x2,f3(x)=x3,f4(x)=sin x,f5(x)=cos x,f6(x)=2.(1)现从盒子中任取两张卡片,将卡片上的函数相加得一个新函数,求所得函数是奇函数的概率;(2)现从盒子中进行逐一抽取卡片,且每次取出后均不放回,若取到一张记有偶函数的卡片则停止抽取,否则继续进行,求抽取次数X的分布列和数学期望.15.(13分)[2011·南漳一中月考] 不透明盒中装有10个形状大小一样的小球,其中有2个小球上标有数字1,有3个小球上标有数字2,还有5个小球上标有数字3.取出一球记下所标数字后放回,再取一球记下所标数字,共取两次.设两次取出的小球上的数字之和为X.(1)求随机变量X的分布列;(2)求随机变量X的期望E(X).难点突破16.(12分)[2011·衡阳联考] 低碳生活成为人们未来生活的主流,某市为此制作了两则公益广告:(1)80部手机,一年就会增加一吨二氧化碳的排放……(2)人们在享受汽车带来的便捷与舒适的同时,却不得不呼吸汽车排放的尾气……活动组织者为了解市民对这两则广告的宣传效果,随机从10~60岁的人群中抽查了n 人,统计结果如图K63-1表示抽查的n 人中,各年龄段的人数的频率分布直方图,下表表示抽查的n 人中回答正确情况的统计表.图K63-1广告一 广告二 回答正确 的人数 占本组人 数的频率 回答正确 的人数 占本组人数 的频率 [10,20) 90 0.5 45 a [20,30) 225 0.75 240 0.5 [30,40) 378 0.9 252 0.6 [40,50) 160 b 120 0.5 [50,60)150.2560.1(1)分别写出n ,a ,b 的值;(2)若上表中的频率近似值看作各年龄组正确回答广告内容的频率,规定正确回答广告一的内容得20元,正确回答广告二的内容得30元,组织者随机请一家庭的两成员(大人45岁,孩子17岁)回答两广告内容,求该家庭获得资金的期望(各人之间,两广告之间相互独立).基础知识参考答案:1.【提示】1122n n x P x P x P +++ ,平均水平,21()nii i D xE P ξξ==-∑,标准差,σξ,偏离于均值的平均程度,相同单位2.【提示】AE ξ+b ,a 2D ξ,P ,P (1-P ),nP ,nP(1-P)3.【提示】22()21,2x e x R μσπσ--∈4.【提示】,()bax d x μσϕ⎰,μ和σ,2(,)N μσ,2~(,)X N μσ5.【提示】位于x 轴上方,与x 轴不相交,x μ=,达到峰值12πσ,1,越“矮胖”,分散巩固练习参考答案:10. 解 (1)随机变量ξ可取的值为2,3,4,P (ξ=2)=C 12C 13C 12C 15C 14=35;P (ξ=3)=A 22C 13+A 23C 12C 15C 14C 13=310; P (ξ=4)=A 33C 12C 15C 14C 13C 12=110;所以随机变量ξ的概率分布列为:ξ 23 4 P35310110(2)随机变量ξ的数学期望E (ξ)=2·35+3·310+4·110=52;随机变量ξ的方差 D (ξ)=(2-52)2·35+(3-52)2·310+(4-52)2·110=920.P (ξ=4)=⎝⎛⎭⎫252=425, 故ξ的分布列为ξ 23 4 P9251225425故ξ的数学期望E (ξ)=2×925+3×1225+4×425=145.P (ξ=1)=C 14×12×⎝⎛⎭⎫1-123×⎝⎛⎭⎫1-23+⎝⎛⎭⎫1-124×23=18; P (ξ=2)=C 24×⎝⎛⎭⎫122×⎝⎛⎭⎫1-122×⎝⎛⎭⎫1-23+C 14×12×⎝⎛⎭⎫1-123×23=724;P (ξ=3)=C 34×⎝⎛⎭⎫123×⎝⎛⎭⎫1-12×⎝⎛⎭⎫1-23+C 24×⎝⎛⎭⎫122×⎝⎛⎭⎫1-122×23=13; P (ξ=4)=⎝⎛⎭⎫124×⎝⎛⎭⎫1-23+C 34×⎝⎛⎭⎫123×⎝⎛⎭⎫1-12×23=316; P (ξ=5)=⎝⎛⎭⎫124×23=124.所以,随机变量ξ的分布列如下:ξ 01 2 3 4 5 P1481872413316124故E (ξ)=0×148+1×18+2×724+3×13+4×316+5×124=83.【基础热身】1.C [解析] 离散型随机变量X 的期望E(X)反映了X 取值的平均水平,它的方差反映X 取值的离散程度.2.D [解析] 因为X ~B ⎝⎛⎭⎫5,14,所以E(X)=54,所以E(2X +1)=2E(X)+1=2×54+1=72. 3.D [解析] X =0,1,2.P(X =0)=C 22C 25=110,P(X =1)=C 13C 12C 25=610,P(X =2)=C 23C 25=310.所以E(X)=65.4.D [解析] 根据乘法原理,基本事件的总数是4×4=16,其中随机事件“两次编号之和大于6”含有的基本事件是(3,4),(4,3),(4,4),故一次摸奖中奖的概率为316.4次摸奖中奖的次数X ~B ⎝⎛⎭⎫316,4,根据二项分布的数学期望公式,则E(X)=4×316=34.【能力提升】5.B [解析] 因为X ~B ⎝⎛⎭⎫n ,12,所以E(X)=n2,又E(X)=15,则n =30. 所以Y ~B ⎝⎛⎭⎫30,13,故E(Y)=30×13=10. 6.B [解析] X 的数学期望概率符合(n ,p)分布;n =1 000,p =0.1,∴E(X)=2×1 000×0.1=200. 7.C [解析] 因为0.5+m +0.2=1,所以m =0.3,所以E(X)=1×0.5+3×0.3+5×0.2=2.4, D(X)=(1-2.4)2×0.5+(3-2.4)2×0.3+(5-2.4)2×0.2=2.44.8.B [解析] 通过正态分布对称性及已知条件得P(X >4)=1-P 2≤X ≤42=1-0.68262=0.1587,故选B .9.A [解析] X 的取值为6,9,12,相应的概率P(X =6)=C 38C 310=715,P(X =9)=C 28C 12C 310=715,P(X =12)=C 18C 22C 310=115,E(X)=6×715+9×715+12×115=7.8.10.1.4 [解析] X =0,1,2.P(X =0)=0.2×0.4=0.08,P(X =1)=0.8×0.4+0.2×0.6=0.44,P(X =2)=0.8×0.6=0.48.所以E(X)=0×0.08+1×0.44+2×0.48=1.4.11.139 [解析] 试验次数X 的可能取值为1,2,3,且P(X =1)=23, P(X =2)=13×23=29,P(X =3)=13×13×⎝⎛⎭⎫23+13=19. 随机变量X 的分布列为X 1 2 3 P232919所以E(X)=1×23+2×29+3×19=139.12.2 [解析] 每次取球时,红球被取出的概率为12,8次取球看做8次独立重复试验,红球出现的次数X ~B ⎝⎛⎭⎫12,8,故D(X)=8×12×12=2.13.(1 000,20 000) [解析] X 表示保险公司在参加保险者身上的收益,其概率分布为X 100 100-a P0.9950.005E(X)=0.995×100+(100-a)×0.005=100-a200.若保险公司获益,则期望大于0,解得a<20 000,所以a ∈(1 000,20 000).14.[解答] (1)记事件A 为“任取两张卡片,将卡片上的函数相加得到的函数是奇函数”,由题意知P(A)=C 23C 26=15.(2)X 可取1,2,3,4.P(X =1)=C 13C 16=12,P(X =2)=C 13C 16·C 13C 15=310,P(X =3)=C 13C 16·C 12C 15·C 13C 14=320,P(X =4)=C 13C 16·C 12C 15·C 11C 14·C 13C 13=120;故X 的分布列为X 1 2 3 4 P12310320120E(X)=1×12+2×310+3×320+4×120=74.答:X 的数学期望为74.15.[解答] (1)由题意知随机变量X 的取值为2,3,4,5,6.P(X =2)=210×210=125,P(X =3)=210×310+310×210=325,P(X =4)=210×510+510×210+310×310=29100,P(X =5)=310×510+510×310=310,P(X =6)=510×510=14.所以随机变量X 的分布列为X 2 3 4 5 6 P1253252910031014(2)随机变量X 的期望为E(X)=2×125+3×325+4×29100+5×310+6×14=235.【难点突破】16.[解答] (1)根据频率分布表,可知年龄在[10,20)岁的人数为900.5=180.根据频率分布直方图可得180n =0.015×10,得n =1200,∴a =45180=14,160b =1200×0.02×10,b =23.∴n =1200,a =14,b =23.(2)依题意:孩子正确回答广告一、广告二的内容的概率分别是P 1=12,P 2=14.大人正确回答广告一、广告二的内容的概率分别为P 3=23,P 4=12.设随机变量X 表示该家庭获得的资金数,则X 的可能取值是:0,20,30,40,50,60,70,80,100. 其分布列为X 020 30 40 50 60 70 80 100 P116316112181414816116124∴E(X)=0×116+20×316+30×112+40×18+50×14+60×148+70×16+80×116+100×124=4556.。
12.2 离散型随机变量的期望值和方差一、知识梳理1.期望:若离散型随机变量ξ,当ξ=x i的概率为P(ξ=x i)=P i (i=1,2,…,n,…),则称Eξ=∑x i p i为ξ的数学期望,反映了ξ的平均值.期望是算术平均值概念的推广,是概率意义下的平均.Eξ由ξ的分布列唯一确定.2.方差:称Dξ=∑(x i-Eξ)2p i为随机变量ξ的均方差,简称方差. D叫标准差,反映了ξ的离散程度.3.性质:(1)E(aξ+b)=aEξ+b,D(aξ+b)=a2Dξ(a、b 为常数).(2)二项分布的期望与方差:若ξ~B(n,p),则Eξ=np,D ξ=npq(q=1-p).Dξ表示ξ对Eξ的平均偏离程度,Dξ越大表示平均偏离程度越大,说明ξ的取值越分散.二、例题剖析【例1】设ξ是一个离散型随机变量,其分布列如下表,试求E ξ、Dξ.拓展提高 既要会由分布列求E ξ、D ξ,也要会由E ξ、D ξ求分布列,进行逆向思维.如:若ξ是离散型随机变量,P (ξ=x 1)=53,P (ξ=x 2)=52,且x 1<x 2,又知E ξ=57,D ξ=256.求ξ的分布列.解:依题意ξ只取2个值x 1与x 2,于是有E ξ=53x 1+52x 2=57, D ξ=53x 12+52x 22-E ξ2=256. 从而得方程组⎪⎩⎪⎨⎧=+=+.1123,723222121x x x x【例2】 人寿保险中(某一年龄段),在一年的保险期内,每个被保险人需交纳保费a 元,被保险人意外死亡则保险公司赔付3万元,出现非意外死亡则赔付1万元.经统计此年龄段一年内意外死亡的概率是p 1,非意外死亡的概率为p 2,则a 需满足什么条件,保险公司才可能盈利?【例3】 把4个球随机地投入4个盒子中去,设ξ表示空盒子的个数,求E ξ、D ξ.特别提示求投球的方法数时,要把每个球看成不一样的.ξ=2时,此时有两种情况:①有2个空盒子,每个盒子投2个球;②1个盒子投3个球,另1个盒子投1个球.【例4】 若随机变量A 在一次试验中发生的概率为p (0<p <1),用随机变量ξ表示A 在1次试验中发生的次数.(1)求方差D ξ的最大值;(2)求ξξE D 12-的最大值. 【例5】 袋中装有一些大小相同的球,其中有号数为1的球1个,号数为2的球2个,号数为3的球3个,…,号数为n 的球n 个.从袋中任取一球,其号数作为随机变量ξ,求ξ的概率分布和期望.【例6】(湖北卷)某地最近出台一项机动车驾照考试规定;每位考试者一年之内最多有4次参加考试的机会,一旦某次考试通过,使可领取驾照,不再参加以后的考试,否则就一直考到第4次为止。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
26离散型随机变量的均值与方差
【知识要点】
1.数学期望:
则称=ξE +11p x 22…n n … 为的数学期望,简称期望
2.期望的意义:它反映了离散型随机变量取值的平均水平。
3.平均数与均值:一般地,在有限取值离散型随机变量ξ的概率分布中,令=1p =2p …n p =,则有
=1p =2p …1n n p ==,=ξE +1(x +2x …1)n n x +⨯,所以ξ的数学期望又称为平均数、均值。
4.期望的一个性质:若b a +=ξη,则b aE b a E +=+ξξ)(
5.方差:对于离散型随机变量ξ,如果它所有可能取的值是1x ,2x ,…,n x ,…,且取这些值的概率分 别是1p ,2p ,…,n p ,…,那么,ξD =121)(p E x ⋅-ξ+222)(p E x ⋅-ξ+…+n n p E x ⋅-2)(ξ+… 称为随机变量ξ 的均方差,简称为方差,式中的ξE 是随机变量ξ的期望.
6.标准差:ξD 的算术平方根ξD 叫做随机变量ξ的标准差,记作σξ
7.方差的意义:它们都反映了随机变量取值的稳定与波动、集中与离散的程度;
8.方差的性质:①ξξD a b a D 2)(=+;②22)(ξξξE E D -= .
9. 二点分布的期望与方差 EX p =,()1DX p p =- 9.求二项分布的期望与方差的方法:若(),B n p ξ
(1)
定义法(2),(2)结论E np ξ= ,()1D np p ξ=- 10.求超几何分布的期望与方差的方法:若():,,X H n M N
(1)定义法(2), (2)结论()M E X n N =⨯ ,1()111nM
M n D X N
N N -⎛⎫⎛
⎫=-- ⎪⎪-⎝
⎭⎝⎭
11.几何分布的期望和方差的方法:若(),g k p 1
k q p -=,其中0,1,2k =,…,
(1)定义法(2)结论 1E p ξ=
,21p
D p
ξ-=. 题型一:概念性质
1.已知A 、B 射手射击所得环数ξ的分布列分别如下
ξ 4 5 6 7 8 9 10 P 0.02 0.04 0.06 0.09 0.28 0.29 0.22
ξ 4 5 6 7 8 9 10 P 0.01 0.14 0.04 0.09 0.30 0.19 0.23
A 、
B 射手中哪个射手射击水平好
2.[2014·浙江卷] 已知甲盒中仅有1个球且为红球,乙盒中有m 个红球和n 个蓝球(m ≥3,n ≥3),从乙盒中随机抽取i (i =1,2)个球放入甲盒中.
(a)放入i 个球后,甲盒中含有红球的个数记为ξi (i =1,2);
(b)放入i 个球后,从甲盒中取1个球是红球的概率记为p i (i =1,2).则( )
A .p 1>p 2,E (ξ1)<E (ξ2)
B .p 1<p 2,E (ξ1)>E (ξ2)
C .p 1>p 2,E (ξ1)>E (ξ2)
D .p 1<p 2,
E (ξ1)<E (ξ2)
3.袋中有20个大小相同的球,其中记上0号的有10个,记上n 号的有n 个(n =1,2,3,4).现从袋中任取一球,ξ表示所取球的标号.
(1)求ξ的分布列、期望和方差;1.5,2.75.
(2)若η=a ξ+b ,E (η)=1,D (η)=11,试求a ,b 的值.⎩⎪⎨⎪
⎧
a =2,
b =-2
或⎩⎪⎨
⎪⎧
a =-2,
b =4,
4.袋中有红球4个、黄球2个,
(1)有放回地抽取两个球,取得红球的个数的期望和方差;
(2)不放回地抽取两个球,取得红球的个数的期望和方差;
(3)每次任取一个,不放回地抽取两个球,取得红球的个数的期望和方差;
5.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321,,A A A ,B 队队员是321,,B B B ,
ξ,η (1)求ξ,η的概率分布;
(2)求ξE ,ηE 15
233=-=ξηE E
题型二:超几何分布
1.一个袋子里装有大小相同的3个红球和2个黄球,从中同时取出2个,含红球个数的数学期望和方差分别是
题型三:二项分布问题
1.某灯泡厂生产大批灯泡,其次品率为1.5%,从中任意地陆续取出100个,则其中正品数X 的均值 为 个,方差为 .
2.一次单元测验由20个选择题构成,每个选择题有4个选项,其中有且仅有一个选项是正确答案,每题选择正确答案得3分,不作出选择或选错不得分,学生甲选对任一题的概率为0.9,学生乙则在测验中对每题都从4个选择中随机地选择一个,则学生甲和乙在这次英语单元测验中的成绩的期望
2.篮球运动员在比赛中每次罚球命中的1分,罚不中得0分.已知某运动员罚球命中的概率为0.7,则他罚球3次的得分ξ的数学期望和方差.
题型四:停止型问题
1.某地区试行高考考试改革:在高三学年中举行5次统一测试,学生如果通过其中2次测试即可获得足够学分升上大学继续学习,不用参加其余的测试,而每个学生最多也只能参加5次测试.假设某学生每次通过测试的概率都是
3
1
,每次测试时间间隔恰当,每次测试通过与否互相独立. (1)求该学生考上大学的概率.
(2)如果考上大学或参加完5次测试就结束,记该生参加测试的次数为X ,求X 的分布列及X 的数学期望.
2.甲乙两人轮流投篮直至某人投中为止,已知甲投篮每次投中的概率为0.4,乙每次投篮投中的概率为0.6,各次投篮互不影响,设甲投篮的次数为ξ,若乙先投,且两人投篮次数之和不超过4次,求ξ的分布列及数学期望.
3.有一批数量很大的产品,其次品率是15%,对这批产品进行抽查,每次抽取1件,如果抽出次品,则抽查终止,否则继续抽查,直到抽出次品为止,但抽查次数不超过10次求抽查次数ξ的期望(结果保留三个有效数字)
题型五:综合问题
1.某城市出租汽车的起步价为10元,行驶路程不超出4km 时租车费为10元,若行驶路程超出4km ,则按每超出lkm 加收2元计费(超出不足lkm 的部分按lkm 计).从这个城市的民航机场到某宾馆的路程为15km .某司机经常驾车在机场与此宾馆之间接送旅客,由于行车路线的不同以及途中停车时间要转换成行车路程(这个城市规定,每停车5分钟按lkm 路程计费),这个司机一次接送旅客的行车路程ξ是一个随机变量.设他所收租车费为η (Ⅰ)求租车费η关于行车路程ξ的关系式;
(Ⅱ)若随机变量ξ的分布列为求所收租车费η的数学期望.
(Ⅲ)已知某旅客实付租车费38元,而出租汽车实际行驶了15km ,问出租车在途中因故停车累计最多几分钟?
解:(Ⅰ)依题意得η=2(ξ-4)十10,即η=2ξ+2;(Ⅱ)=ξE 4.161.0183.0175.0161.015=⨯+⨯+⨯+⨯∵ η=2ξ+2∴ =ηE 2E ξ+2=34.8 (元)故所收租车费η的数学期望为34.8元.
(Ⅲ)由38=2ξ+2,得ξ=18,5⨯(18-15)=15,所以出租车在途中因故停车累计最多15分钟 2.(2013大纲)甲、乙、丙三人进行羽毛球练习赛,其中两人比赛,另一人当裁判,每局比赛结束时,
负的一方在下一局当裁判,设各局中双方获胜的概率均为
1
,2
各局比赛的结果都相互独立,第1局甲当裁判. (I )求第4局甲当裁判的概率;(II )X 表示前4局中乙当裁判的次数,求X 的数学期望.
3. (2013课标1)一批产品需要进行质量检验,检验方案是:先从这批产品中任取4件作检验,这4件产品中优质品的件数记为n。
如果n=3,再从这批产品中任取4件作检验,若都为优质品,则这批产品通过检验;如果n=4,再从这批产品中任取1件作检验,若为优质品,则这批产品通过检验;其他情况下,这批产品都不能通过检验。
假设这批产品的优质品率为50%,即取出的产品是优质品的概率都为,且各件产品是否为优质品相互独立(1)求这批产品通过检验的概率;(2)已知每件产品检验费用为100元,凡抽取的每件产品都需要检验,对这批产品作质量检验所需的费用记为X(单位:元),求X的分布列及数学期望。
4.(2012·浙江高考理科·T19)已知箱中装有4个白球和5个黑球,且规定:取出一个白球得2分,取出一个黑球得1分.现从该箱中任取(无放回,且每球取到的机会均等)3个球,记随机变量X为取出此3球所得分数之和.(1)求X的分布列.(2)求X的数学期望E(X).
5.(2012·陕西高考理科·T20)某银行柜台设有一个服务窗口,假设顾客办理业务所需的时间互相独
从第一个顾客开始办理业务时计时.
(Ⅰ)估计第三个顾客恰好等待4分钟开始办理业务的概率.
(Ⅱ)X表示至第2分钟末已办理完业务的顾客人数,求X的分布列及数学期望.。