第一课时 离散型随机变量的均值[对应学生用书P31]求离散型随机变量的均值[例1] (重庆高考)某商场举行的“三色球”购物摸奖活动规定:在一次摸奖中,摸奖者先从装有3个红球与4个白球的袋中任意摸出3个球,再从装有1个蓝球与2个白球的袋中任意摸出1个球,根据摸出4个球中红球与蓝球的个数,设一、二、三等奖如下:奖级 摸出红、蓝球个数获奖金额 一等奖 3红1蓝 200元 二等奖 3红0蓝 50元 三等奖2红1蓝10元(1)求一次摸奖恰好摸到1个红球的概率;(2)求摸奖者在一次摸奖中获奖金额X 的分布列与数学期望EX . [思路点拨] (1)利用古典概型结合计数原理直接求解.(2)先确定离散型随机变量的取值,求出相应的概率分布,进一步求出随机变量的期望值.[精解详析] 设A i 表示摸到i 个红球,B j 表示摸到j 个蓝球,则A i (i =0,1,2,3)与B j (j =0,1)独立.(1)恰好摸到1个红球的概率为P (A 1)=C 13C 24C 37=1835.(2)X 的所有可能值为0,10,50,200,且 P (X =200)=P (A 3B 1)=P (A 3)P (B 1)=C 33C 37·13=1105,P (X =50)=P (A 3B 0)=P (A 3)P (B 0)=C 33C 37·23=2105,P (X =10)=P (A 2B 1)=P (A 2)P (B 1)=C 23C 14C 37·13=12105=435,P (X =0)=1-1105-2105-435=67.综上知,X 的分布列为X 0 10 50 200 P6743521051105从而有EX =0×67+10×35+50×105+200×105=4(元).[一点通] 求离散型随机变量X 的均值的步骤 (1)理解X 的意义,写出X 可能取的全部值; (2)求X 取每个值的概率;(3)写出X 的分布列(有时可以省略);(4)利用定义公式EX =x 1p 1+x 2p 2+…+x n p n ,求出均值.1.(广东高考)已知离散型随机变量X 的分布列为X 1 2 3 P35310110则X 的数学期望EX =( A.32 B .2 C.52D .3解析:EX =1×35+2×310+3×110=1510=32.答案:A2.某高等学院自愿献血的20位同学的血型分布情形如下表:血型 A B AB O 人数8732(1)现从这20(2)现有A 血型的病人需要输血,从血型为A 、O 的同学中随机选出2人准备献血,记选出A 血型的人数为X ,求随机变量X 的数学期望EX .解:(1)从20人中选出两人的方法数为C 220=190, 选出两人同血型的方法数为C 28+C 27+C 23+C 22=53, 故两人血型相同的概率是53190.(2)X 的取值为0,1,2, P (X =0)=C 22C 210=145,P (X =1)=C 18C 12C 210=1645,P (X =2)=C 28C 210=2845.X 的分布列为X 0 1 2 P14516452845∴EX =145×0+1645×1+2845×2=45=5.二项分布及超几何分布的均值[例2] 甲、乙两人各进行3次射击,甲每次击中目标的概率为2,乙每次击中目标的概率为23,记甲击中目标的次数为X ,乙击中目标的次数为Y ,求(1)X 的概率分布; (2)X 和Y 的数学期望.[思路点拨] 甲、乙击中目标的次数均服从二项分布. [精解详析] (1)P (X =0)=C 03⎝ ⎛⎭⎪⎫123=18,P (X =1)=C 13⎝ ⎛⎭⎪⎫123=38, P (X =2)=C 23⎝ ⎛⎭⎪⎫123=38, P (X =3)=C 33⎝ ⎛⎭⎪⎫123=18. 所以X 的概率分布如下表:X 0 1 2 3 P18383818(2)由题意X ~B ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,12,Y ~B ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,23, ∴EX =3×12=1.5,EY =3×23=2.[一点通] 如果随机变量X 服从二项分布即X ~B (n ,p ),则EX =np ;如果随机变量X 服从参数为N ,M ,n 的超几何分布时,则EX =n MN,以上两特例可以作为常用结论,直接代入求解,从而避免了繁杂的计算过程.3.若随机变量X ~B ⎝ ⎛⎭⎪⎫n ,12,EX =2,则P (X =1)等于________. 解析:由X ~B ⎝ ⎛⎭⎪⎫n ,12∴EX =n ·12=2, ∴n =4,∴P (X =1)=C 14⎝ ⎛⎭⎪⎫121⎝ ⎛⎭⎪⎫123=14.答案:144.袋中有7个球,其中有4个红球,3个黑球,从袋中任取3个球,以X 表示取出的红球数,则EX 为________.解析:由题意知随机变量X 服从N =7,M =4,n =3的超几何分布,则EX =3×47=127.答案:1275.(浙江高考)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EX .解:(1)由题意得X 取3,4,5,6,且 P (X =3)=C 35C 39=542,P (X =4)=C 14C 25C 39=1021,P (X =5)=C 24C 15C 39=514,P (X =6)=C 34C 39=121.所以X 的分布列为X 3 4 5 6P542 1021 514 121(2)由(1)知EX =3·P (X =3)+4·P (X =4)+5·P (X =5)+6·P (X =6)=133.数学期望的实际应用[例3] 某商场准备在“五一”期间举行促销活动.根据市场行情,该商场决定从3种服装商品、2种家电商品、4种日用商品中,选出3种商品进行促销活动.(1)试求选出的3种商品中至少有一种是日用商品的概率;(2)商场对选出的家电商品采用的促销方案是有奖销售,即在该商品成本价的基础上提高180元作为售价销售给顾客,同时允许顾客有3次抽奖的机会,若中奖一次,就可以获得一次奖金.假设顾客每次抽奖时获奖的概率都是12,且每次获奖时的奖金数额相同,请问:该商场应将每次中奖的奖金数额至多定为多少元,此促销方案才能使商场自己不亏本?[思路点拨] (1)利用间接法求概率;(2)先求中奖的期望,再列不等式求解. [精解详析] (1)设选出的3种商品中至少有一种是日用商品为事件A ,则P (A )=1-C 35C 39=3742. 即选出的3种商品中至少有一种是日用商品的概率为3742.(4分)(2)设顾客抽奖的中奖次数为X ,则X =0,1,2,3,于是P (X =0)=⎝⎛⎭⎪⎫1-12×⎝⎛⎭⎪⎫1-12×⎝⎛⎭⎪⎫1-12=18,P (X =1)=C 13×⎝ ⎛⎭⎪⎫1-122×12=38, P (X =2)=C 23×⎝⎛⎭⎪⎫1-12×⎝ ⎛⎭⎪⎫122=38, P (X =3)=12×12×12=18,∴顾客中奖的数学期望EX =0×18+1×38+2×38+3×18=1.5.(10分)设商场将每次中奖的奖金数额定为x 元,则1.5x ≤180,解得x ≤120,即该商场应将每次中奖的奖金数额至多定为120元,才能使自己不亏本. (12分)[一点通] 处理与实际问题有关的均值问题,应首先把实际问题概率模型化,然后利用有关概率的知识去分析相应各事件可能性的大小,并写出分布列,最后利用有关的公式求出相应的概率及均值.6.(湖南高考)某企业有甲、乙两个研发小组,他们研发新产品成功的概率分别为23和35,现安排甲组研发新产品A ,乙组研发新产品B ,设甲、乙两组的研发相互独立.(1)求至少有一种新产品研发成功的概率;(2)若新产品A 研发成功,预计企业可获利润120万元;若新产品B 研发成功,预计企业可获利润100万元,求该企业可获利润的分布列和数学期望.解:记E ={甲组研发新产品成功},F ={乙组研发新产品成功}. 由题设知P (E )=23,P (E )=13,P (F )=35,P (F )=25.且事件E 与F ,E 与F ,E 与F ,E 与F 都相互独立. (1)记H ={至少有一种新产品研发成功},则H =E F ,于是P (H )=P (E )P (F )=13×25=215,故所求的概率为P (H )=1-P (H )=1-215=1315.(2)设企业可获利润为X (万元),则X 的可能取值为0,100,120,220. 因P (X =0)=P (E F )=13×25=215,P (X =100)=P (E F )=13×35=315, P (X =120)=P (E F )=23×25=415, P (X =220)=P (EF )=23×35=615.故所求的X 分布列为X 0 100 120 220P 215315415615数学期望为E(X)=0×15+100×15+120×15+220×15=+480+1 32015=2 10015=140.7.某突发事件,在不采取任何预防措施的情况下发生的概率为0.3,一旦发生,将造成400万元的损失.现有甲、乙两种相互独立的预防措施可供采用.单独采用甲、乙预防措施所需的费用分别为45万元和30万元,采用相应的预防措施后此突发事件不发生的概率为0.9和0.85.若预防方案允许甲、乙两种预防措施单独采取、联合采取或不采取,请确定预防方案使总费用最少.(总费用=采取预防措施的费用+发生突发事件损失的期望值.) 解:①不采取预防措施时,总费用即损失期望值为E1=400×0.3=120(万元);②若单独采取预防措施甲,则预防措施费用为45万元,发生突发事件的概率为1-0.9=0.1,损失期望值为E2=400×0.1=40(万元),所以总费用为45+40=85(万元);③若单独采取预防措施乙,则预防措施费用为30万元,发生突发事件的概率为1-0.85=0.15,损失期望值为E3=400×0.15=60(万元),所以总费用为30+60=90(万元);④若联合采取甲、乙两种预防措施,则预防措施费用为45+30=75(万元),发生突发事件的概率为(1-0.9)(1-0.85)=0.015,损失期望值为E4=400×0.015=6(万元),所以总费用为75+6=81(万元).综合①②③④,比较其总费用可知,选择联合采取甲、乙两种预防措施,可使总费用最少.1.求随机变量的数学期望的方法步骤:(1)写出随机变量所有可能的取值.(2)计算随机变量取每一个值对应的概率.(3)写出分布列,求出数学期望.2.离散型随机变量均值的性质 ①Ec =c (c 为常数);②E (aX +b )=aEX +b (a ,b 为常数); ③E (aX 1+bX 2)=aEX 1+bEX 2(a ,b 为常数).[对应课时跟踪训练十三]1.一名射手每次射击中靶的概率均为0.8,则他独立射击3次中靶次数X 的均值为( )A .0.8B .0.83C .3D .2.4解析:射手独立射击3次中靶次数X 服从二项分布,即X ~B (3,0.8),∴EX =3×0.8=2.4.答案:D2.已知离散型随机变量X 的概率分布如下:X 0 1 2 P0.33k4k随机变量Y =2X +1,则Y A .1.1 B .3.2 C .11kD .33k +1解析:由题意知,0.3+3k +4k =1,∴k =0.1.EX =0×0.3+1×0.3+2×0.4=1.1, ∴EY =E (2X +1)=2EX +1=2.2+1=3.2. 答案:B3.口袋中有5个球,编号为1,2,3,4,5,从中任取3个球,以X 表示取出的球的最大号码,则EX =( )A .4B .5C .4.5D .4.75解析:X 的取值为5,4,3. P (X =5)=C 24C 35=35,P (X =4)=C 23C 35=310,P (X =3)=1C 35=110.∴EX =5×35+4×310+3×110=4.5.答案:C4.(湖北高考)如图,将一个各面都涂了油漆的正方体,切割为125个同样大小的小正方体.经过搅拌后,从中随机取一个小正方体,记它的涂漆面数为X ,则X 的均值EX =( )A.126125B.65C.168125D.75解析:由题意知X 可能为0,1,2,3,P (X =0)=33125=27125,P (X =1)=9×6125=54125,P (X =2)=3×12125=36125,P (X =3)=8125,EX =0×P (X =0)+1×P (X =1)+2×P (X =2)+3×P (X =3)=0×27125+1×54125+2×36125+3×8125=150125=65,故选B. 答案:B5.设10件产品有3件次品,从中抽取2件进行检查,则查得次品数的均值为________. 解析:设查得次品数为X ,由题意知X 服从超几何分布且N =10,M =3,n =2.∴EX =n ·M N =2×310=35.答案:356.某射手射击所得环数X 的分布列如下X 7 8 9 10已知EX =8.9,则y 解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x +0.1+0.3+y =1,7x +8×0.1+9×0.3+10y =8.9,解得y =0.4. 答案:0.47.某工厂生产甲、乙两种产品,每种产品都是经过第一道和第二道工序加工而成,两道工序的加工结果相互独立,每道工序的加工结果均有A ,B 两个等级.对每种产品,两道工序的加工结果都为A 级时,产品为一等品,其余均为二等品.表一表二(1)已知甲、乙两种产品每一道工序的加工结果为A 级的概率如表一所示,分别求生产出的甲、乙产品为一等品的概率P 甲、P 乙;(2)已知一件产品的利润如表二所示,用X ,Y 分别表示一件甲、乙产品的利润,在(1)的条件下,分别求甲、乙两种产品利润的分布列及均值.解:(1)P 甲=0.8×0.85=0.68,P 乙=0.75×0.8=0.6.(2)随机变量X ,Y 的分布列是EX =5×0.68+2.5×0.32=4.2,EY =2.5×0.6+1.5×0.4=2.1.所以甲、乙两种产品利润的均值分别为4.2万元、2.1万元.8.(山东高考)甲、乙两支排球队进行比赛,约定先胜3局者获得比赛的胜利,比赛随即结束.除第五局甲队获胜的概率是12外,其余每局比赛甲队获胜的概率都是23.假设各局比赛结果互相独立.(1)分别求甲队以3∶0,3∶1,3∶2胜利的概率;(2)若比赛结果为3∶0或3∶1,则胜利方得3分、对方得0分;若比赛结果为3∶2,则胜利方得2分、对方得1分.求乙队得分X 的分布列及数学期望.解:(1)记“甲队以3∶0胜利”为事件A 1,“甲队以3∶1胜利”为事件A 2,“甲队以3∶2胜利”为事件A 3,由题意知,各局比赛结果相互独立,故P (A 1)=⎝ ⎛⎭⎪⎫233=827, P (A 2)=C 23⎝ ⎛⎭⎪⎫232⎝⎛⎭⎪⎫1-23×23=827, P (A 3)=C 24⎝ ⎛⎭⎪⎫232⎝ ⎛⎭⎪⎫1-232×12=427. 所以,甲队以3∶0胜利、以3∶1胜利的概率都为827,以3∶2胜利的概率为427. (2)设“乙队以3∶2胜利”为事件A 4,由题意知,各局比赛结果相互独立,所以P (A 4)=C 24⎝ ⎛⎭⎪⎫1-232⎝ ⎛⎭⎪⎫232×⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12=427. 由题意知,随机变量X 的所有可能的取值为0,1,2,3,根据事件的互斥性得P (X =0)=P (A 1+A 2)=P (A 1)+P (A 2)=1627,又P (X =1)=P (A 3)=427, P (X =2)=P (A 4)=427,P (X =3)=1-P (X =0)-P (X =1)-P (X =2)=327, 故X 的分布列为所以EX =0×1627+1×27+2×27+3×27=9.。