专题五 第2讲 概率、随机变量及其分布（共65张PPT）2021届高考数学二轮复习 课件

专题五　概率与统计
第2讲　概率、随机变量及其分布
考情分析
KAO QING FEN XI
1.考查古典概型、几何概型、互斥事件、相互独立事件、独立重复
试验等内容，主要以选择题、填空题的形式出现，中低等难度.
2.离散型随机变量的分布列、均值、方差和概率的计算问题常常结合
在一起进行考查，中高等难度.
内
容
索
引
考点一
考点二
专题强化练
1
考点一　古典概型和几何概型
PART ONE
核心提炼
例1　(1)(2020·宁夏六盘山高级中学模拟)2020年春节突如其来的新型冠状病毒肺炎在某省爆发，一方有难八方支援，全国各地的白衣天使走上战场的第一线，某医院抽调甲、乙、丙三名医生，抽调A，B，C三名护士支援某市第一医院与第二医院，参加该市疫情狙击战.其中选一名护士与一名医生去第一医院，其他都在第二医院工作，则医生甲和护士A被选去第一医院工作的概率为
√
解析　根据题意，选一名护士与一名医生去第一医院，有：甲A，甲B，甲C，乙A，乙B，乙C，丙A，丙B，丙C,9种情况，而医生甲和护士A被选去第一医院工作有1种情况，所以概率为P＝ .
(2)(2020·长沙质检)如图所示，三国时期数学家在《周髀算经》中利用弦图，给出了勾股定理的绝妙证明.图中包含四个全等的直角三角形及一个小正方形(阴影)，设直角三角形有一个内角为30°，若向弦图内随机抛掷200颗米粒(大小忽略不计，取 ≈1.732)，则落在小正方形(阴影)内的米粒数大约为
A.20 B.27
C.54 D.64
√
解析　设大正方形的边长为x，
设落在小正方形内的米粒数大约为N，
规律方法
(1)古典概型求解的关键点
①正确求出基本事件总数和所求事件包含的基本事件数，这常常用到排列、组合的有关知识.
②对于较复杂的题目计数时要正确分类，分类时应不重不漏.
(2)处理几何概型与非几何知识的综合问题的关键是通过转化，将某一事件所包含的事件用“长度”“角度”“面积”“体积”等表示出来.
跟踪演练1　(1)(2018·全国Ⅱ)我国数学家陈景润在哥德巴赫猜想的研究中取得了世界领先的成果.哥德巴赫猜想是“每个大于2的偶数可以表示为两个素数的和”，如30＝7＋23.在不超过30的素数中，随机选取两个不同的数，其和等于30的概率是
√
解析　不超过30的所有素数为2,3,5,7,11,13,17,19,23,29，共10个，随机选取两个不同的数，
而和为30的有7＋23,11＋19,13＋17这3种情况，
(2)(2020·重庆市云阳江口中学月考)一只小蜜蜂在一个棱长为4的正方体内自由飞行，若蜜蜂在飞行过程中始终保持与正方体6个面的距离均大于1，称其为“安全飞行”，则蜜蜂“安全飞行”的概率为
√
解析　根据题意知，小蜜蜂安全飞行的轨迹为棱长为2的正方体内部，
2
考点二　随机变量的分布列
PART TWO
核心提炼
1.超几何分布
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，则事件{X＝k}发生的概率P(X＝k)＝ ，k＝0,1,2，…，m，其中m＝min{M，n}，且n≤N，M≤N，n，M，N∈N*.
2.二项分布
一般地，在n次独立重复试验中，用X表示事件A发生的次数，设每次试验中事件A发生的概率为p，则P(X＝k)＝ pk(1－p)n－k，k＝0,1,2，
…，n.
考向一　超几何分布
例2　(2020·天津市滨海新区塘沽第一中学模拟)4月23日是“世界读书日”，某中学开展了一系列的读书教育活动.学校为了解高三学生课外阅读情况，采用分层抽样的方法从高三某班甲、乙、丙、丁四个读书小组(每名学生只能参加一个读书小组)学生中抽取12名学生参加问卷调查.各组人数统计如下：
小组
甲
乙
丙
丁
人数
12
9
6
9
(1)从参加问卷调查的12名学生中随机抽取2人，求这2人来自同一个小组的概率；
解　由题意得，问卷调查从四个小组中抽取的人数分别为4,3,2,3，
(2)从已抽取的甲、丙两个小组的学生中随机抽取2个，用X表示抽得甲组学生的人数，求随机变量X的分布列和均值.
解　由(1)知，在参加问卷调查的12名学生中，来自甲、丙两小组的学生人数分别为4,2，
所以抽取的两个人中是甲组学生的人数X的可能取值为0,1,2，
所以随机变量X的分布列为
跟踪演练2　PM2.5是指悬浮在空气中的空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的可入肺颗粒物.根据现行国家标准GB3095－2012，PM2.5日均值在35微克/立方米以下空气质量为一级；在35微克/立方米～75微克/立方米之间空气质量为二级；在75微克/立方米以上空气质量为超标.从某自然保护区2018年全年每天的PM2.5监测数据中随机地抽取10天的数据作为样本，监测值频数如下表所示：
PM2.5日均值
(微克/立方米)
[25,35)
[35,45)
[45,55)
[55,65)
[65,75)
[75,85]
频数
3
1
1
1
1
3
(1)从这10天的PM2.5日均值监测数据中，随机抽出3天，求恰有一天空气质量达到一级的概率；
解　记“从这10天的PM2.5日均值监测数据中，随机抽出3天，恰有一天空气质量达到一级”为事件A，
(2)从这10天的数据中任取3天数据，记ξ表示抽到PM2.5监测数据超标的天数，求ξ的分布列.
解　由条件知，ξ服从超几何分布，其中N＝10，M＝3，n＝3，且随机变量ξ的可能取值为0,1,2,3.
故ξ的分布列为
考向二　二项分布
例3　(2020·陕西安康中学模拟)“互联网＋”是“智慧城市”的重要内容，A市在智慧城市的建设中，为方便市民使用互联网，在主城区覆盖了免费WiFi，为了解免费WiFi在A市的使用情况，调查机构借助网络进行了问卷调查，并从参与调查的网友中抽取了200人进行抽样分析，得到如下列联表(单位：人)：
?
经常使用免费WiFi
偶尔或不用免费WiFi
总计
45岁及以下
70
30
100
45岁以上
60
40
100
总计
130
70
200
(1)根据以下数据，判断是否有90%的把握认为A市使用免费WiFi的情况与年龄有关；
?
经常使用免费WiFi
偶尔或不用免费WiFi
总计
45岁及以下
70
30
100
45岁以上
60
40
100
总计
130
70
200
因为2.198<2.706，所以没有90%的把握认为A市使用免费WiFi的情况与年龄有关.
(2)将频率视为概率，现从该市45岁以上的市民中用随机抽样的方法每次抽取1人，共抽取3次.记被抽取3人中“偶尔或不用免费WiFi”的人数为X，若每次抽取的结果是相互独立的，求X的分布列、均值E(X)和方差D(X).
P(K2≥k0)
0.15
0.10
0.05
0.025
k0
2.072
2.706
3.841
5.024
所以X的分布列为
规律方法
随机变量分布列问题的两个关键点
(1)求离散型随机变量分布列的关键是正确理解随机变量取每一个值所表示的具体事件，然后综合应用各类概率公式求概率.
(2)求随机变量均值与方差的关键是正确求出随机变量的分布列，若随机变量服从二项分布，则可直接使用公式求解.
跟踪演练3　某次招聘分为笔试和面试两个环节，且只有笔试过关者才可进入面试环节，笔试与面试都过关才会被录用，笔试需考完全部三科，且至少有两科优秀才算笔试过关，面试需考完全部两科，且两科均为优秀才算面试过关.假设某考生笔试三科每科优秀的概率均为 ，面试两科每科优秀的概率均为 ，且各科是否优秀相互独立.
(1)求该考生被录用的概率；
解　该考生被录用，说明该考生笔试与面试都过关，
(2)设该考生在此次招聘中考试的科目总数为ε，求ε的分布列与均值.
解　易得ε的可能取值为3,5，
∴ε的分布列为
专题强化练
3
PART THREE
一、选择题
1.(2020·全国Ⅰ)设O为正方形ABCD的中心，在O，A，B，C，D中任取3点，则取到的3点共线的概率为
√
解析　从O，A，B，C，D这5个点中任取3点，取法有{O，A，B}，{O，A，C}，{O，A，D}，{O，B，C}，{O，B，D}，{O，C，D}，{A，B，C}，{A，B，D}，{A，C，D}，{B，C，D}，共10种，其中取到的3点共线的只有{O，A，C}，{O，B，D}这2种取法，
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2.如图，电路从A到B上共连接着6个灯泡，每个灯泡断路的概率是 ，整个电路的连通与否取决于灯泡是否断路，则从A到B连通的概率是
√
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√
设BC的中点为P，连接AP，则AP⊥BC，
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4.先后掷两次骰子(骰子的六个面上分别有1,2,3,4,5,6六个点)，落在水平桌面后，记正面朝上的点数分别为x，y，记事件A为“x＋y为偶数”，事件B为“x，y中有偶数且x≠y”，则概率P(B|A)等于
√
事件A：“x＋y为偶数”包含事件A1：“x，y都为偶数”与事件A2：“x，y都为奇数”两个互斥事件，
事件B为“x，y中有偶数且x≠y”，所以事件AB为“x，y都为偶数且x≠y”，
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5.设离散型随机变量X可能的取值为1,2,3,4，P(X＝k)＝ak＋b，若X的均值E(X)＝3，则a－b等于
√
解析　∵离散型随机变量X可能的取值为1,2,3,4，
P(X＝k)＝ak＋b，
∴(a＋b)＋(2a＋b)＋(3a＋b)＋(4a＋b)＝1，
即10a＋4b＝1，
又X的均值E(X)＝3，
则(a＋b)＋2(2a＋b)＋3(3a＋b)＋4(4a＋b)＝3，
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6.已知随机变量ξi满足P(ξi＝1)＝pi，P(ξi＝0)＝1－pi，i＝1,2.若0 < ，则
A.E(ξ1) B.E(ξ1)D(ξ2)
C.E(ξ1)>E(ξ2)，D(ξ1) D.E(ξ1)>E(ξ2)，D(ξ1)>D(ξ2)
√
解析　∵E(ξ1)＝p1，E(ξ2)＝p2，
∴E(ξ1) ∵D(ξ1)＝p1(1－p1)，D(ξ2)＝p2(1－p2)，
∴D(ξ1)－D(ξ2)＝(p1－p2)(1－p1－p2)<0，
即D(ξ1)1
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7.(2020·山东枣庄市八中月考)某校有1 000人参加某次模拟考试，其中数学考试成绩近似服从正态分布N(105，σ2)(σ>0)，试卷满分150分，统计结果显示数学成绩优秀(高于120分)的人数占总人数的 ，则此次数学考试成绩在90分到105分(含90分和105分)之间的人数约为
A.150 B.200
C.300 D.400
√
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8.某次考试共有12个选择题，每个选择题的分值为5分，每个选择题四个选项有且只有一个选项是正确的，A学生对12个选择题中每个题的四个选择项都没有把握，最后选择题的得分为X分，B学生对12个选择题中每个题的四个选项都能判断其中有一个选项是错误的，对其它三个选项都没有把握，选择题的得分为Y分，则D(Y)－D(X)等于
√
解析　设A学生答对题的个数为m，
同理设B学生答对题的个数为n，
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二、填空题
9.同时掷两枚骰子，既不出现5点也不出现6点的概率为 ，则5点或6点

至少出现一个的概率是____.
解析　记既不出现5点也不出现6点的事件为A，
因为A∩B＝?，A∪B为必然事件，
所以A与B是对立事件，
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10.出租车司机从饭店到火车站途中经过六个交通岗，假设他在各交通岗遇到红灯这一事件是相互独立的，并且概率都是 ，则这位司机遇到

红灯前已经通过了两个交通岗的概率为______.
解析　因为这位司机在第一、二个交通岗未遇到红灯，在第三个交通岗遇到红灯之间是相互独立的，且遇到红灯的概率都是 ，
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11.(2020·临沂模拟)《易经》是中国传统文化中的精髓，如图是易经八卦(含乾、坤、巽、震、坎、离、艮、兑八卦)，每一卦由三根线组成(“ ”表示一根阳线，“ ”表示一根阴线)，从八卦中任取两卦，

这两卦的六根线中恰有两根阳线，四根阴线的概率为_____.
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解析　观察八卦图可知，含三根阴线的共有一卦，含三根阳线的共有一卦，含两根阳线一根阴线的共有三卦，含一根阳线两根阴线的共有三卦，所以从八卦中任取两卦有 ＝28(种)情况.
其中抽取的两卦中六根线恰有两根阳线，四根阴线
的所有情况是一卦含有三根阴线，另一卦含有两根阳线一根阴线，或者两卦都含有一根阳线两根阴线，
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12.(2020·浙江)盒中有4个球，其中1个红球，1个绿球，2 个黄球，从盒中随机取球，每次取1个，不放回，直到取出红球为止.设此过程中

取到黄球的个数为ξ，则P(ξ＝0)＝_____，E(ξ)＝_____.
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④第4次取到红球：
P(ξ＝1)＝P(黄，红)＋P(黄，绿，红)＋P(绿，黄，红)
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P(ξ＝2)＝P(黄，黄，红)＋P(黄，黄，绿，红)＋P(黄，绿，黄，红)＋P(绿，黄，黄，红)
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三、解答题
13.某大学在一次公益活动中聘用了10名志愿者，他们分别来自于A，B，C三个不同的专业，其中A专业2人，B专业3人，C专业5人，现从这10人中任意选取3人参加一个访谈节目.
(1)求3个人来自两个不同专业的概率；
解　令事件A表示“3个人来自于两个不同专业”，
事件A1表示“3个人来自于同一个专业”，
事件A2表示“3个人来自于三个不同专业”，
∴3个人来自两个不同专业的概率
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(2)设X表示取到B专业的人数，求X的分布列与均值.
解　随机变量X的取值为0,1,2,3，
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∴X的分布列为
14.(2020·寿光市第二中学月考)十九大以来，某贫困地区扶贫办积极贯彻落实国家精准扶贫的政策要求，带领广大农村地区人民群众脱贫奔小康.经过不懈的奋力拼搏，新农村建设取得巨大进步，农民年收入也逐年增加，为了制定提升农民收入力争早日脱贫的工作计划，该地扶贫办统计了2019年50位农民的年收入并
制成如右频率分布直方图：
(1)根据频率分布直方图，估计50位农民的年平均收入 (单位：千元)(同一组数据用该组数据区间的中点值表示)；
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(2)由频率分布直方图，可以认为该贫困地区农民收入X服从正态分布N(μ，σ2)，其中μ近似为年平均收入 ，σ2近似为样本方差s2，经计算得s2＝6.92，利用该正态分布，求：
①在扶贫攻坚工作中，若使该地区约有84.14%的农民的年收入不低于扶贫办制定的最低年收入标准，则最低年收入大约为多少千元？
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解　由题意知X～N(17.40,6.92)，
所以μ－σ≈17.40－2.63＝14.77时，满足题意，
即最低年收入大约为14.77千元.
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②为了调研“精准扶贫，不落一人”的政策要求落实情况，扶贫办随机走访了1 000位农民.若每位农民的年收入互相独立，这1 000位农民中的年收入不少于12.14千元的人数为ξ，求E(ξ).
附参考数据： ≈2.63，
若随机变量X服从正态分布N(μ，σ2)，则
P(μ－σ1
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每个农民的年收入不少于12.14千元的事件的概率为0.977 3，
则ξ～B(1 000，p)，其中p＝0.977 3，
所以E(ξ)＝1 000×0.977 3＝977.3.
本课结束