61.课标全国卷理科概率试题的统计“情结”之概率分布

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课标高考全国卷数学试题揭秘.预测第15讲:课标全国卷理科概率试题的统计“情结”之概率分布 269第15讲:课标全国卷理科概率试题的统计“情结”之概率分布揭秘情结统计与概率分布的结合是课标全国卷理科概率试题的统计“情结”的重要表现,有二个方面:①用频率分布构造概率分布型;②用频率分布直方图构造概率分布型.情结渊源1.频率分布型:1.(2012年课标高考试题理科第18题)某花店每天以每枝5元的价格从农场购进若干枝玫瑰花,然后以每枝10元的价格出售,如果当天卖不完,剩下的玫瑰花作垃圾处理.(Ⅰ)若花店一天购进16枝玫瑰花,求当天的利润y(单位:元)关于当天需求量n(单位:枝,n ∈N)的函数解析式;(Ⅱ)花店记录了100天玫瑰花的日需求量(单位:枝),整理得下表:以100天记录的各需求量的频率作为各需求量发生的概率.(i)若花店一天购进16枝玫瑰花,X 表示当天的利润(单位:元),求X 的分布列,数学期望及方差;(ii)若花店计划一天购进16枝或17枝玫瑰花,你认为应购进16枝还是17枝?请说明理由.[解析]:(Ⅰ)①当n ≥16时,y=16(10-5)=80;②当1≤n ≤15时,y=(10-5)n-5(16-n)=10n-80;(Ⅱ)设一天售出玫瑰花的个数为n,则n 的分布列为:(i)若花店一天购进16枝玫瑰花,则n 的分布列为:En=14×0.1+15×0.2+16×0.7=15.6,Dn=(14-15.6)2×0.1+(15-15.6)2×0.2+(16-15.6)2×0.7=0.44;由X=10n-80⇒X 的分布列为:EX=10En-80=76,DX=100Dn=44;(ii)花店一天购进7枝玫瑰花,,则n 的分布列为:En=14×0.1+15×0.2+16×0.16+17×0.54=16.14;由X=5n-5(17-n)=10n-85⇒EX=10En-85=76.4⇒应购进17枝.2.(2011年课标高考试题理科第19题)某种产品的质量以其质量指标值衡量,质量指标值越大表明质量越好,且质量指标值大于或等于102的产品为优质品,现用两种新配方(分别称为A 配方和B 配方)做试验,各生产了100件这种产品,并测量了每件产品的质量指标值,得到下面试验结果:(Ⅰ)分别估计用A 配方,B 配方生产的产品的优质品率;(Ⅱ)已知用B 配方生成的一件产品的利润y(单位:元)与其质量指标值t 的关系式为:y=⎪⎩⎪⎨⎧≥<≤<-102,410294.294,2t t t ;从用B 配方生产的产品中任取一件,其利润记为X(单位:元),求X 的分布列及数学期望(以试验结果中质量指标值落入各组的频率作为一件产品的质量指标值落入相应组的概率).[解析]:(Ⅰ)用A 配方生产的产品中优质品率为100822+=0.3,用B 配方生产的产品中优质品的频率为1001032+=0.42; 270 第15讲:课标全国卷理科概率试题的统计“情结”之概率分布 (Ⅱ)用B 配方生产的100件产品中,其质量指标值落入区间[90,94),[94,102),[102,110],的频率分别为0.04,054,0.42,X 的可能值为-2,2,4,P(X=-2)=0.04,P(X=2)=0.54,P(X=4)=0.42⇒X 的分布列为:EX=-2×0.04+2×0.54+4×0.42=2.68.2.频率分布直方图型:3.(2013年课标Ⅱ高考试题理科第19题)经销商经销某种农产品,在一个销售季度内,每售出1t 该产品获利润500元,未售出的产品,每1t 亏损300元.根据历史资料,得到销售季度内市场需求量的频率分布直方图,如右图所示.经销商为下一个销售季度购进了130t 该农产品.以X(单位:t,100≤X ≤150)表示下一个销售季度内的市场需求量,T(单位:元)表示下一个销售季度内经销该农产品的利润.(Ⅰ)将T 表示为X 的函数;(Ⅱ)根据直方图估计利润T 不少于57000的概率;(Ⅲ)在直方图的需求量分组中,以各组的区间中点值代表该组的各个值,需求量落入该区间的频率作为需求量取该区间中点值的概率(例如:若x ∈[100,110),则取X=105,且X =105的概率等于需求量落入[100,110)的频率).求T 的数学期望.[解析]:(Ⅰ)当X ∈[100,130)时,T=500X-300(130-X)=800X-39000;当X ∈[130,150]时,T=500×130=65000;(Ⅱ)由T ≥57000⇔X ∈[130,150],或800X-39000≥57000⇔X ∈[120,150]⇒P(T ≥57000)=P(120≤X ≤150)=10(0.030+0.025+0.015)=0.7;(Ⅲ)由T 的分布列为:ET=59400.4.(2014年课标Ⅰ高考试题理科第18题)从某企业的某种产品中抽取500件,测量这些产品的一项质量指标值,由测量结果得如下频率分布直方图:(Ⅰ)求这500件产品质量指标值的样本平均数x 和样本方差s2(同一组数据用该区间的中点值作代表);(Ⅱ)由频率分布直方图可以认为,这种产品的质量指标值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s 2.(i)利用该正态分布,求P(187.8<Z<212.2);(ii)某用户从该企业购买了100件这种产品,记X 表示这100件产品中质量指标值为于区间(187.8,212.2)的产品件数,利用(i)的结果,求EX. 附:150≈12.2,若X ~N(μ,σ2),则P(μ-σ<X ≤μ+σ)=0.6826;P(μ-2σ<X ≤μ+2σ)=0.9544. [解析]:(Ⅰ)由x =170×0.02+180×0.09+190×0.22+200×0.33+210×0.24+220×0.08+230×0.02=200⇒s 2=(170- 200)2×0.02+(180-200)2×0.09+(190-200)2×0.22+(200-200)2×0.33+(210-200)2×0.24+(220-200)2×0.08+(230-200)2×0.02=150; (Ⅱ)(i)由(Ⅰ)知Z ~N(200,150)⇒μ=200,σ=150≈12.2⇒P(187.8<Z<212.2)=P(200-12.2<Z<200+12.2)=0.6826; (ii)由(i)知,一件产品中质量指标值为于区间(187.8,212.2)的概率为0.6826⇒X ~B(100,0.6826)⇒EX=100×0.6826= 68.26.命题规律课标全国卷中,统计与概率分布的结合型试题:①以频率分布表或频率分布直方图为基础;②用各组区间的中点值代表该组的各个值,并作为基本随机变量X,该区间的频率作为基本随机变量的概率;③或通过构造型随机变量ξ=aX+b,构造ξ的概率分布型,或通过假设μ=cX+d 服从标准分布(二项分布和正态分布),解决相关问题.原创预测第15讲:课标全国卷理科概率试题的统计“情结”之概率分布 2711.频率分布型:[原创示例]:某公司在过去几年内使用某种型号的灯管1000支,该公司对这些灯管的使用寿命(单位:小时)进行了统计,统计结果如下表所示:(Ⅰ)根据上述统计结果,估计灯管使用寿命不足1500小时的概率;(Ⅱ)该公司某办公室新安装了这种型号的灯管3支,若将上述频率作为概率,试求至少有2支灯管的使用寿命不足1500小时的概率;(Ⅲ)若一只灯管的使用价值ξ与其使用寿命t(假设t<2100)的关系式为:ξ=[400100-t ](其中[x]表示不超过x 的最大整数),估计ξ的分布列及数学期望. [解析]:(Ⅰ)由灯管使用寿命不足1500小时的频率=0.048+0.121+0.208+0.233=0.6⇒估计灯管使用寿命不足1500小时的概率=0.6;(Ⅱ)由1支灯管使用寿命不足1500小时的概率P=0.6,根据独立重复试验的概率公式得:至少有2支灯管的使用寿命不足1500小时的概率P=C 32×0.62(1-0.6)+0.63=0.648;(Ⅲ)当t ∈[500,900)时,400100-t ∈[1,2)⇒ξ=1⇒P(ξ=1)=0.048;当t ∈[900,1300)时,400100-t ∈[2,3)⇒ξ=2⇒P(ξ= 2)=0.121+0.208=0.329;当t ∈[1300,1700)时,400100-t ∈[3,4)⇒ξ=3⇒P(ξ=3)=0.233+0.193=0.426;当t ∈[1700,2100)时,400100-t ∈[4,5)⇒ξ=4⇒P(ξ=4)=0.165+0.042=0.207⇒ 估计ξ的分布列为:E ξ=1×0.048+2×0.329+3×0.426+4×0.207=20812.[原创预测]:1.某产品按行业生产标准分成8个等级,等级系数X 依次为1,2,…,8,其中,X ≥5为标准A,X ≥3为标准B,已知甲厂执行标准A 生产该产品,产品的零售价为6元/件;乙厂执行标准B 生产该产品,产品的零售价为4元/件,假定甲、乙两厂得产品都符合相应的执行标准.(Ⅰ)已知甲厂产品的等级系数X 1的概率分布列如下所示:且X 1的数字期望EX 1=6,求a,b 的值;(Ⅱ)为分析乙厂产品的等级系数X 2,从该厂生产的产品中随机抽取30件,相应的等级系数组成一个样本,数据如下:3,5, 3,3,8,5,5,6,3,4,6,3,4,7,5,3,4,8,5,3,8,3,4,3,4,4,7,5,6,7.用这个样本的频率分布估计总体分布,将频率视为概率,求等级系数X 2的数学期望;(Ⅲ)在(Ⅰ),(Ⅱ)的条件下,若以“性价比”为判断标准,则哪个工厂的产品更具可购买性?说明理由.注:①产品的“性价比”=产品的零售价期望产品的等级系数的数学;②“性价比”大的产品更具可购买性. 2.某超市为了解顾客的购物量及结算时间等信息,安排一名员工随机收集了在该超市购物的100位顾客的相关数据,如下表所示.已知这100位顾客中的一次购物量超过8件的顾客占55%.(Ⅰ)确定x,y 的值,并求顾客一次购物的结算时间X 的分布列与数学期望;(Ⅱ)若某顾客到达收银台时前面恰有2位顾客需结算,且各顾客的结算相互独立,求该顾客结算前的等候时间不超过...2.5分钟的概率(注:将频率视为概率).3.受轿车在保修期内维修费等因素的影响,企业生产每辆轿车的利润与该轿车首次出现故障的时间有关,某轿车制造厂生 272 第15讲:课标全国卷理科概率试题的统计“情结”之概率分布 产甲、乙两种品牌轿车,保修期均为2年,现从该厂已售出的两种品牌轿车中随机抽取50辆,统计书数据如下:将频率视为概率,解答下列问题:(Ⅰ)从该厂生产的甲品牌轿车中随机抽取一辆,求首次出现故障发生在保修期内的概率;(Ⅱ)若该厂生产的轿车均能售出,记住生产一辆甲品牌轿车的利润为X 1,生产一辆乙品牌轿车的利润为X 2,分别求X 1,X 2的分布列;(Ⅲ)该厂预计今后这两种品牌轿车销量相当,由于资金限制,只能生产其中一种品牌轿车,若从经济效益的角度考虑,你认为应该产生哪种品牌的轿车?说明理由.2.频率分布直方图型:[原创示例]:某班50位学生期中考试数学成绩的频率直方分布图如图所示,其中成绩分组区间是:[40,50),[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100].(Ⅰ)求图中x 的值;(Ⅱ)从成绩不低于80分的学生中随机选取2人,该2人中成绩在90分以上(含90分)的人数记为ξ,求ξ的数学期望;(Ⅲ)若以各组的区间中点值代表该组的各个值,成绩落入该区间的频率作为成绩取该区间中点值的概率,并假设数学成绩ξ近似服从正态分布N(μ,σ2),求P(52<ξ<96). 附:123≈11,若X ~N(μ,σ2),则P(μ-σ<X ≤μ+σ)=0.6826;P(μ-2σ<X ≤μ+2σ)=0.9544. [解析]:(Ⅰ)由30×0.006+10×0.01+10×0.054+10x=1⇒x=0.018;(Ⅱ)由不低于80分的学生有12人,90分以上的学生有3人,随机变量ξ的可能取值有0,1,2;P(ξ=k)=212293C C C k k -(k=0,1,2) ⇒E ξ=0×2212+1×229+2×221=21; (Ⅲ)由μ=45×0.06+55×0.06+65×0.1+75×0.54+85×0.18+95×0.06=74,σ2=(45-74)2×0.06+(55-74)2×0.06+(65-74)2×0.1+(75-74)2×0.54+(85-74)2×0.18+(95-74)2×0.06=123⇒P(52<ξ<96)=P(μ-2σ<X ≤μ+2σ)=0.9544. [原创预测]:4.某食品厂为了检查一条自动包装流水线的生产情况,随即抽取该流水线上40件产品作为样本算出他们的重量(单位:克)重量的分组区间为(490,495],(495,500],…,(510,515],由此得到样本的频率分布直方图如图所示:(Ⅰ)根据频率分布直方图,求重量超过505克的产品数量;(Ⅱ)在上述抽取的40件产品中任取2件,设Y 为重量超过505克的产品数量,求Y 的分布列;5.如图是某城市通过抽样得到的居民某年的月均用水量(单位:吨)的频率分布直方图.(Ⅰ)求直方图中x 的值;(Ⅱ)若将频率视为概率,从这个城市随机抽取3位居民(看作有放回的抽样),求月均用水量在3至4吨的居民数X 的分布列和数学期望.[原创解析]:1.解:(Ⅰ)由0.4+a+b+0.1=1⇒a+b=0.5;又由EX 1=6⇒6a+7b=3.2⇒a=0.3,b=0.2;(Ⅱ)由样本的数据,样本的频率分布表如下:用这个样本的频率分布估计总体分布,将频率视为概率,可得等级系数X 2的概率分布列如下表:第15讲:课标全国卷理科概率试题的统计“情结”之概率分布 273 EX 2=3×0.3+4×0.2+5×0.2+6×0.1+7×0.1+8×0.1=4.8;(Ⅲ)甲厂的产品的等级系数的数学期望为6,价格为6元/件⇒性价比为1;乙厂的产品的等级系数的数学期望为4.8,价格为4元/件⇒性价比为1.2⇒乙厂的产品更具可购买性.2.解:(Ⅰ)由25+y+10=55,x+30=45⇒x=15,y=20⇒P(X=1)=10015=0.15,P(X=1.5)=0.3,P(X=2)=0.25,P(X=2.5)=0.2,P(X=3)=0.1⇒X 的分布列为:EX=1.9;(Ⅱ)该顾客结算前的等候时间不超过...2.5分钟的概率=P(X=1)P(X=1)+P(X=1)P(X=1.5)+P(X=1.5)P(X=1)=0.1125.3.解:(Ⅰ)品牌轿车甲首次出现故障在保修期内的概率5032+=101; (Ⅱ)依题意得X 1,X 2的分布列分别为:(Ⅲ)EX 1=1×502+2×503+3×5045=2.86,EX 2=1.8×505+3.9×5045=2.79⇒EX 1>EX 2⇒应生产甲品牌轿车.4.解:(Ⅰ)重量超过505克的产品数量40(0.05×5+0.01×5)=12件;(Ⅱ)Y 的分布列为:(Ⅲ)从流水线上任取5件产品,求恰有2件产品合格的重量超过505克的概率=540212328C C C =703231. 5.解:(Ⅰ)依题意及频率分布直方图知,0.02+0.1+x+0.37+0.39=1⇒x=0.12;(Ⅱ)由题意知,X ~B(3,0.1)⇒P(X=k)=C 3k ×0.1k (1-0.1)3-k ⇒X 的分布列为:EX=3×0.1=0.3.预测例证。