专题01 概率与统计-2019高考数学(理)热点题型
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概率与统计热点一 常见概率模型的概率几何概型、古典概型、相互独立事件与互斥事件的概率、条件概率是高考的热点,几何概型主要以客观题考查,求解的关键在于找准测度(面积,体积或长度);相互独立事件,互斥事件常作为解答题的一问考查,也是进一步求分布列,期望与方差的基础,求解该类问题要正确理解题意,准确判定概率模型,恰当选择概率公式.【例1】某地乒乓球队备战全运会的热身赛暨选拔赛中,种子选手M 与B 1,B 2,B 3三位非种子选手分别进行一场对抗赛,按以往多次比赛的统计,M 获胜的概率分别为34,23,12,且各场比赛互不影响.(1)若M 至少获胜两场的概率大于710,则M 入选征战全运会的最终大名单,否则不予入选,问M 是否会入选最终的大名单?(2)求M 获胜场数X 的分布列和数学期望.解:(1)记M 与B 1,B 2,B 3进行对抗赛获胜的事件分别为A ,B ,C ,M 至少获胜两场的事件为D ,则P (A )=34,P (B )=23,P (C )=12,由于事件A ,B ,C 相互独立,所以P (D )=P (ABC )+P (ABC —)+P (AB —C )+P (A —BC )=34×23×12+34×23×⎝⎛⎭⎫1-12+34×⎝⎛⎭⎫1-23×12+⎝⎛⎭⎫1-34×23×12=1724,由于1724>710,所以M 会入选最终的大名单. (2)M 获胜场数X 的可能取值为0,1,2,3,则 P (X =0)=P (A —B —C —)=⎝⎛⎭⎫1-34×⎝⎛⎭⎫1-23×⎝⎛⎭⎫1-12=124; P (X =1)=P (AB —C —)+P (A —B —C )+P (A —BC —)=34×⎝⎛⎭⎫1-23×⎝⎛⎭⎫1-12+⎝⎛⎭⎫1-34×⎝⎛⎭⎫1-23×12+⎝⎛⎭⎫1-34×23×⎝⎛⎭⎫1-12=624=14; P (X =2)=P (ABC —)+P (AB —C )+P (A —BC )=34×23×⎝⎛⎭⎫1-12+34×⎝⎛⎭⎫1-23×12+⎝⎛⎭⎫1-34×23×12=1124; P (X =3)=P (ABC )=34×23×12=624=14,所以M 获胜场数X 的分布列为:数学期望为E (X )=0×124+1×14+2×1124+3×14=2312.【类题通法】(1)求解该类问题在于正确分析所求事件的构成,将其转化为彼此互斥事件的和或相互独立事件的积,然后利用相关公式进行计算.(2)求相互独立事件同时发生的概率的主要方法:①利用相互独立事件的概率乘法公式直接求解;②正面计算较繁(如求用“至少”表达的事件的概率)或难以入手时,可从其对立事件入手计算.【对点训练】甲、乙两人组成“火星队”参加投篮游戏,每轮游戏中甲、乙各投一次,如果两人都投中,则“火星队”得4分;如果只有一人投中,则“火星队”得2分;如果两人都没投中,则“火星队”得0分.已知甲每次投中的概率为45,乙每次投中的概率为34;每轮游戏中甲、乙投中与否互不影响,假设“火星队”参加两轮游戏,求:(1)“火星队”至少投中3个球的概率;(2)“火星队”两轮游戏得分之和X 的分布列和数学期望E (X ).(2)X 的所有可能的取值为0,2,4,6,8, P (X =0)=14×15×14×15=1400;P (X =2)=2×⎝⎛⎭⎫34×15×14×15+14×45×14×15=14400=7200; P (X =4)=2×⎝⎛⎭⎫34×45×14×15+14×45×34×15+34×15×34×15+14×45×14×45=73400; P (X =6)=2×⎝⎛⎫34×45×34×15+34×45×14×45=168400=2150; P (X =8)=34×45×34×45=144400=925.所以X 的分布列为E (X )=0×1400+2×14400+4×73400+6×168400+8×144400=315.热点二 离散型随机变量的分布列、均值与方差离散型随机变量及其分布列、均值与方差及应用是数学高考的一大热点,每年均有解答题的考查,属于中档题.复习中应强化应用题目的理解与掌握,弄清随机变量的所有取值是正确列随机变量分布列和求均值与方差的关键,对概率模型的确定与转化是解题的基础,准确计算是解题的核心,在备考中强化解答题的规范性训练.【例2】一家面包房根据以往某种面包的销售记录,绘制了日销售量的频率分布直方图,如图所示.将日销售量落入各组的频率视为概率,并假设每天的销售量相互独立.(1)求在未来连续3天里,有连续2天的日销售量都不低于100个且另1天的日销售量低于50个的概率;(2)用X表示在未来3天里日销售量不低于100个的天数,求随机变量X的分布列、数学期望E(X)及方差D(X).(2)X的可能取值为0,1,2,3.P(X=0)=C03×(1-0.6)3=0.064,P(X=1)=C13×0.6×(1-0.6)2=0.288,P(X=2)=C23×0.62×(1-0.6)=0.432,P(X=3)=C33×0.63=0.216.X的分布列为因为X~B(3,0.6)方差D(X)=3×0.6×(1-0.6)=0.72.【类题通法】求离散型随机变量的均值和方差问题的一般步骤第一步:确定随机变量的所有可能值;第二步:求每一个可能值所对应的概率;第三步:列出离散型随机变量的分布列;第四步:求均值和方差;第五步:反思回顾.查看关键点、易错点和答题规范.【对点训练】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,并假设各年的年入流量相互独立.(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:站年总利润的均值达到最大,应安装发电机多少台?(2)记水电站年总利润为Y(单位:万元).(Ⅰ)安装1台发电机的情形.由于水库年入流量总大于40,故一台发电机运行的概率为1,对应的年利润Y=5 000,E(Y)=5 000×1=5 000. (Ⅱ)安装2台发电机的情形.依题意,当40<X<80时,一台发电机运行,此时Y=5 000-800=4 200,因此P(Y=4 200)=P(40<X<80)=p1=0.2;当X≥80时,两台发电机运行,此时Y=5 000×2=10 000,因此P(Y=10 000)=P(X≥80)=p2+p3=0.8.由此得Y的分布列如下:所以,E(Y)=4 200×0.2+10 000×0.8(Ⅲ)安装3台发电机的情形.依题意,当40<X<80时,一台发电机运行,此时Y=5 000-1 600=3 400,因此P(Y=3 400)=P(40<X<80)=p1=0.2;当80≤X≤120时,两台发电机运行,此时Y=5 000×2-800=9 200,因此P(Y=9 200)=P(80≤X≤120)=p2=0.7;当X>120时,三台发电机运行,此时Y=5 000×3=15 000,因此P(Y=15 000)=P(X>120)=p3=0.1.由此得Y的分布列如下:所以,E(Y)=3 400×0.2+9 200×0.7综上,欲使水电站年总利润的均值达到最大,应安装发电机2台.热点三概率与统计的综合应用概率与统计作为考查考生应用意识的重要载体,已成为近几年高考的一大亮点和热点.主要依托点是统计图表,正确认识和使用这些图表是解决问题的关键.复习时要在这些图表上下工夫,把这些统计图表的含义弄清楚,在此基础上掌握好样本特征数的计数方法、各类概率的计算方法及数学均值与方差的运算.【例3】质监部门从某超市销售的甲、乙两种食用油中分别各随机抽取100桶检测某项质量指标,由检测结果得到如下的频率分布直方图:(1)写出频率分布直方图(甲)中a的值;记甲、乙两种食用油100桶样本的质量指标的方差分别为S21,S22,试比较S21,S22的大小(只要求写出答案);(2)估计在甲、乙两种食用油中随机抽取1捅,恰有一桶的质量指标大于20的概率;(3)由频率分布直方图可以认为,乙种食用油的质量指标值Z服从正态分布N(μ,σ2).其中μ近似为样本平均数x,σ2近似为样本方差S22,设X表示从乙种食用油中随机抽取10桶,其质量指标值位于(14.55,38.45)的桶数,求X的数学期望.注:①同一组数据用该区间的中点值作代表,计算得S2=142.75≈11.95;②若Z~N(μ,σ2),则P(μ-σ<Z<μ+σ)=0.682 6,P(μ-2σ<Z<μ+2σ)=0.954 4.解:(1)a=0.015,S21>S22.(2)设事件A:在甲种食用油中随机抽取1桶,其质量指标不大于20,事件B :在乙种食用油中随机抽取1桶,其质量指标不大于20,事件C :在甲、乙两种食用油中随机抽取1桶,恰有一桶的质量指标不大于20,且另一桶大于20, 则P (A )=0.20+0.10=0.3,P (B )=0.10+0.20=0.3, 所以P (C )=P (A —)P (B )+P (A )P (B —)=0.42,【类题通法】本题将传统的频率分布直方图与分布列、数学期望相结合,立意新颖、构思巧妙.求解离散型随机变量的期望与频率分布直方图交汇题的“两步曲”:一是看图说话,即看懂频率分布直方图中每一个小矩形面积表示这一组的频率;二是活用公式,本题中Z 服从正态分布.【对点训练】某市为了考核甲、乙两部门的工作情况,随机访问了50位市民.根据这50位市民对这两部门的评分(评分越高表明市民的评价越高),绘制茎叶图如下:(1)分别估计该市的市民对甲、乙两部门评分的中位数; (2)分别估计该市的市民对甲、乙两部门的评分高于90的概率; (3)根据茎叶图分析该市的市民对甲、乙两部门的评价.解:(1)由所给茎叶图知,50位市民对甲部门的评分由小到大排序,排在第25,26位的是75,75,故样本中位数为75,所以该市的市民对甲部门评分的中位数的估计值是75.50位市民对乙部门的评分由小到大排序,排在第25,26位的是66,68,故样本中位数为67,所以该市的市民对乙部门评分的中位数的估计值是67.(2)由所给茎叶图知,50位市民对甲、乙部门的评分高于90的比率分别为550=0.1,850=0.16.故该市的市民对甲、乙部门的评分高于90的概率的估计值分别为0.1,0.16.(3)由所给茎叶图知,市民对甲部门的评分的中位数高于对乙部门的评分的中位数,而且由茎叶图可以大致看出对甲部门的评分的标准差要小于对乙部门的评分的标准差,说明该市市民对甲部门的评价较高、评价较为一致,对乙部门的评价较低、评价差异较大. 热点四 统计与统计案例能根据给出的线性回归方程系数公式求线性回归方程,了解独立性检验的基本思想、方法,在选择或填空题中常涉及频率分布直方图、茎叶图及样本的数字特征(如平均数、方差)的考查,解答题中也有所考查. 【例4】下图是我国2008年至2014年生活垃圾无害化处理量(单位:亿吨)的折线图.注:年份代码1~7分别对应年份2008~2014.(1)由折线图看出,可用线性回归模型拟合y 与t 的关系,请用相关系数加以说明; (2)建立y 关于t 的回归方程(系数精确到0.01),预测2016年我国生活垃圾无害化处理量. 附注: 参考数据:71ii y=∑=9.32,71i ii t y=∑=40.170.55,7≈2.646. 参考公式:相关系数r()()niit t y y --∑,回归方程y ^=a ^+b ^t 中斜率和截距的最小二乘估计公式分别为:121()()ˆˆˆ.()niii ni i t t y y bay bt t t ==--==--∑∑,因为y 与t 的相关系数近似为0.99,说明y 与t 的线性相关程度相当高,从而可以用线性回归模型拟合y 与t 的关系.(2)由y =9.327≈1.331及(1)得b ^=121()()()nii i nii tt y y tt ==---∑∑=2.8928≈0.103, a ^=y -b ^t ≈1.331-0.103×4≈0.92. 所以y 关于t 的回归方程为y ^=0.92+0.10t.将2016年对应的t =9代入回归方程得y ^=0.92+0.10×9=1.82, 所以预测2016年我国生活垃圾无害化处理量将约为1.82亿吨.【类题通法】(1)分析两个变量的线性相关性,可通过计算相关系数r 来确定,r 的绝对值越接近于1,表明两个变量的线性相关性越强,r 的绝对值越接近于0,表明两变量线性相关性越弱. (2)求线性回归方程的关键是正确运用b ^,a ^的公式进行准确的计算.【对点训练】近年来,我国电子商务蓬勃发展,管理部门推出了针对某网购平台的商品和服务的评价系统.从该评价系统中选出200次成功交易,并对其评价进行统计,网购者对商品的满意率为0.6,对服务的满意率为0.75,其中对商品和服务都满意的交易为80次.(1)根据已知条件完成下面的2×2列联表,并回答能否有99%的把握认为“网购者对商品满意与对服务满意之间有关系”?求X 的分布列和数学期望E (X ).附:K 2=n (ad -bc )2(a +b )(c +d )(a +c )(b +d ),n =a+b +c +d .K 2=150×50×120×80≈11.111,因为11.111>6.635,所以能有99%的把握认为“网购者对商品满意与对服务满意之间有关系”. (2) 每次购物时,对商品和服务都满意的概率为25,且X 的取值可以是0,1,2,3.P (X =0)=⎝⎛⎭⎫353=27125; P (X =1)=C 13⎝⎛⎭⎫25×⎝⎛⎭⎫352=54125;P (X =2)=C 23⎝⎛⎭⎫252×⎝⎛⎭⎫351=36125; P (X =3)=C 33⎝⎛⎭⎫253×⎝⎛⎭⎫350=8125. X 的分布列为:所以E (X )=0×27125+1×54125+2×36125+3×8125=65.或者由于X ~B ⎝⎛⎭⎫3,25,得E (X )=3×25=65.。