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必考点05 二项分布、超几何分布
与正态分布
题型一 独立重复试验与二项分布
例题1某种品牌摄像头的使用寿命服从正态分布，且使用寿命不少于2年的概率为，使用寿命不少于6年的概率为，某单位同时安装了5个这种品牌的摄像头，则满4年时至少还有4个摄像头能正常工作的概率为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】记摄像头的使用寿命为X，则，
由题知
所以，
所以，所以
记满4年时还能正常工作的摄像头个数为Y，则
所以.故选：B
例题2核酸检测是诊断新冠肺炎的重要依据，首先取病人的唾液或咽拭子的样本，再提取唾液或咽拭子样本里的遗传物质，如果有病毒，样本检测会呈现阳性，否则为阴性．某检测点根据统计发现，该处疑似病例核酸检测呈阳性的概率为．现有4例疑似病例，分别对其取样检测，多个样本检测时，既可以逐个化验，也可以将若干个样本混合在一起化验．混合样本中只要有病毒，则混合样本化验结果就会呈阳性．若混合样本呈阳性，则再将该组中每一个备份的样本逐一进行化验；若混合样本呈阴性，则判定该组各个样本均为阴性，无需再检验．现有以下两种方案：
方案一：逐个化验；
方案二：平均分成两组，每组两个样本混合在一起，再分组化验．
在新冠肺炎爆发初期，由于检查能力不足，化验次数的期望值越小，则方案越“优”．
(1)求4个疑似病例中至少有1例呈阳性的概率；
(2)现将该4例疑似病例样本进行化验，请问：方案一、二中哪个较“优”？做出判断并说明理由．
【解析】 (1)用表示4个疑似病例中化验呈阳性的人数，则，
由题意可知，设4个疑似病例中至少有1例呈阳性为事件A
；
(2)方案一：逐个检验，检验次数为4．
方案二：每组两个样本检测时，呈阴性的概率为，
设方案二的检测次数为随机变量Y，则Y的可能取值为2，4，6，所以
，
，
，
所以随机变量Y的分布列为：
Y 2 4 6
P
所以方案二检测次数Y的期望为．
则采取方案二较“优”.
【解题技巧提炼】
独立重复试验与二项分布问题的类型及解题策略
(1)在求n次独立重复试验中事件恰好发生k次的概率时，首先要确定好n和k的值，再准确利用公式求概率.
(2)在根据独立重复试验求二项分布的有关问题时，关键是理清事件与事件之间的关系，确定二项分布的试验次数n和变量的概率，求得概率.
题型二 正态分布
例题1. 已知随机变量服从正态分布，若，则（ ）
A．0.977 B．0.954 C．0.5 D．0.023
【答案】B
【解析】随机变量服从正态分布，
若，则依据正态曲线的性质有
故选：B
例题2. 贵阳一中有2000人参加2022年第二次贵阳市模拟考试，其中数学考试成绩近似服从正态分布，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105分到120分（含105分和120分）之间的人数约为（ ）
A．300 B．400 C．600 D．800
【答案】C
【解析】由题意，随机变量，即，即正态分布曲线的对称轴为，因为，所以，
所以，
所以此次数学考试成绩在90分到105分之间的人数约为，故选:C．
例题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，a2)(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则此次月考中数学考试成绩不低于110分的学生约有________人.
【答案】180
【解析】因为数学成绩服从正态分布X～N(90，a2)，
所以其正态分布曲线关于直线x＝90对称，
又因为成绩在70分到110分之间的人数约为总人数的，
由对称性知成绩在110分以上的人数约为总人数的×＝，所以此次数学考试成绩不低于110分的学生约有×900＝180(人).
【解题技巧提炼】
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.
题型三 超几何分布
例题1有20个零件，其中16个一等品，4个二等品，若从这些零件中任取3个，那么至少有1个是一等品的概率是（ ）.
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】全部都是二等品的概率为，故至少有1个是一等品的概率为.
故选：D.
例题2一个袋中装有大小相同的8个小球，其中5个红球，3个黑球，现从中随机摸出3个球．
(1)求至少摸到个红球的概率；
(2)求摸到红球的个数的概率分布及数学期望．
【解析】 (1)设至少摸到1个红球为事件A，
则.
(2)服从超几何分布，，
，，
，.
所以摸到红球的个数的概率分布列为
0 1 2 3
【解题技巧提炼】
1.随机变量是否服从超几何分布的判断
若随机变量X服从超几何分布，则满足如下条件：(1)该试验是不放回地抽取n次；(2)随机变量X表示抽取到的次品件数(或类似事件)，反之亦然.
2.求超几何分布的分布列的步骤
第一步，验证随机变量服从超几何分布，并确定参数N，M，n的值；
第二步，根据超几何分布的概率计算公式计算出随机变量取每一个值时的概率；
第三步，用表格的形式列出分布列.
题型一 二项分布
1. 已知随机变量，且，则（ ）
A． B．9 C．21 D．36
【答案】D
【解析】由题意，随机变量，可得，
又由，解得，
即随机变量，可得，
所以，故选：D．
2.某单位举行诗词大会比赛，给每位参赛者设计了“保留题型” “升级题型” “创新题型”三类题型，每类题型均指定一道题让参赛者回答．已知某位参赛者答对每道题的概率均为，且各次答对与否相互独立，则该参赛者答完三道题后至少答对两道题的概率（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】某单位举行诗词大会比赛，给每位参赛者设计了“保留题型”、“升级题型”、“创新题型”三类题型，
每类题型均指定一道题让参赛者回答．某位参赛者答对每道题的概率均为，且各次答对与否相互独立，则该参赛者答完三道题后至少答对两道题的概率：
．故选：A．
3.“学习强国”学习平台是由中共中央宣传部主管，以习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为主要内容，立足全体党员 面向全社会的优质平台，其中的“挑战答题”更是趣味盎然 引人入胜“挑战答题”规则为：（1）挑战开始后，挑战者依次回答界面中出现的问题，答对就继续下一题，答错有两种选择：①结束本局，挑战结束；②通过分享界面复活本局，复活之后可继续本次挑战，且答对题数可累加；（2）答对5题或5题以上均为挑战成功，可获得6分，否则无积分可得；（3）每次挑战，通过分享界面复活的机会只有一次.
(1)如果甲对“挑战答题”中的每一道题回答正确的概率均为，且各题是否回答正确互不影响，求甲挑战一次就获得成功的概率；
(2)假设乙挑战一次获得成功的概率为，他在一周内（天）每天都挑战一次，且每次挑战是否成功互不影响.设乙在一周内挑战答题总得分为，求的分布列及数学期望.
【解析】 (1)记事件为前5题都回答正确；
记事件为前5题有且只有1题回答错误，其余回答正确，且第6题回答正确.
记挑战一次获得成功为事件，则事件包含两个事件，且互斥，所以.
因为甲对挑战答题中的每一道题回答正确的概率均为，
所以.
故甲挑战一次就获得成功的概率为.
(2)设乙在一周内挑战成功的次数为，
由题意知，服从二项分布，即.
因为，所以，
，
，
，
，
所以的分布列为：
0 6 12 18 24 30 36 42
因为，
所以
题型二 正态分布
1．读取速度是衡量固态硬盘性能的一项重要指标，基于M.2 PCle4.0 NVMe协议的固态硬盘平均读取速度可达以上．某企业生产的该种固态硬盘读取速度（）服从正态分布．若，则可估计该企业生产的1000个该种固态硬盘中读取速度低于的个数为（ ）
A．100 B．200 C．300 D．400
【答案】B
【解析】由正态分布的对称性可知：，
所以，
所以该企业生产的1000个该种固态硬盘中读取速度低于的个数为.故选：B
2．某房产销售公司有800名销售人员，为了了解销售人员上一个季度的房屋销量，公司随机选取了部分销售人员对其房屋销量进行了统计，得到上一季度销售人员的房屋销量，则全公司上一季度至少完成22套房屋销售的人员大概有（ ）
附：若随机变量X服从正态分布，则，，．
A．254人 B．127人 C．18人 D．36人
【答案】B
【解析】因为，所以，，所以
所以全公司上一季度至少完成22套房屋销售的人员大概有（人）；
故选：B
3已知随机变量，其正态分布密度曲线如图所示，若在边长为1的正方形内随机取一点，则该点恰好取自黑色区域的概率为（ ）
附：若随机变量，则，.
A．0.1359 B．0.6587 C．0.7282 D．0.8641
【答案】D
【解析】因为
由题意，故选：D
4．某中学在全校进行了一次爱国主义知识竞赛，共1000名学生参加，答对题数（共60题）分布如下表所示：
答对题数
频数 10 185 265 400 115 25
答对题数近似服从正态分布，为这1000人答对题数的平均值（同一组数据用该组区间的中点值作为代表）．
(1)估计答对题数在内的人数（精确到整数位）；
(2)将频率视为概率，现从该中学随机抽取4名学生，记答对题数位于的人数为，求的分布列和数学期望．
附：若，则，，．
【解析】 (1)根据题意，可得
，
所以．
又因为，，
所以，所以人．
故答对题数在内的人数约为954人．
(2)从该中学随机抽取1名学生，答对题数位于的概率为.
由条件可知，的可能取值为0，1，2，3，4，
，
，
，
，
．
的分布列为
0 1 2 3 4
则．
题型三 超几何分布
1.12人的兴趣小组中有5人是“三好学生”，现从中任选6人参加竞赛.若随机变量X表示参加竞赛的“三好学生”的人数，则为（ ）
A．P(X＝6)
B．P(X＝5)
C．P(X＝3)
D．P(X＝7)
【答案】C
【解析】由题意可知：随机变量X服从参数为N＝12，M＝5，n＝6的超几何分布.
由公式P(X＝k)＝，易知表示的是X＝3的取值概率.故选：C
2.．某计算机程序每运行一次都随机出现一个四位二进制数（二进制数的最高位数字为1，其他各位数字只能是0或1，例如1010），其中A的各位数中，出现0的概率为，出现1的概率为．
(1)记，则当程序运行一次时，求X的分布列；
(2)在（1）的条件下：
①判断随机变量X服从何种分布？（“超几何分布”或“二项分布”）
②求随机变量X的数学期望和方差．
【解析】 (1)由题意，可能值为，
，，
，，
的分布列为：
0 1 2 3
(2)①由题意及（1）所得分布列知：随机变量X服从的二项分布；
②，.
一、单选题
1．口袋里放有大小相同的两个红球和一个白球，每次有放回地摸取一个球，定义数列{an}，当第次摸取到的是红球时，；当第次摸取到的是白球时，，如果Sn为数列{an}的前n项和，那么S7=3的概率为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】由S7=3知，在7次摸球中有2次摸取红球，5次摸取白球，每次摸红球的概率为，摸取白球的概率为，则S7=3的概率为，故选:B.
2．若随机变量X服从正态分布，其正态曲线上的最高点的坐标是，则该随机变量的方差等于（ ）
A．10 B．100 C． D．
【答案】C
【解析】由正态密度曲线上的最高点为，知，所以D(X)=σ2=.
故选：C
3．为了防止受到核污染的产品影响我国民众的身体健康，有关部门要求产品在进入市场前必须进行两轮核辐射检测，只有两轮都合格才能进行销售，否则不能销售．已知某产品第一轮检测不合格的概率为，第二轮检测不合格的概率为，两轮检测是否合格相互没有影响，若产品可以销售，则每件产品获利40元；若产品不能销售，则每件产品亏损80元．已知一箱中有4件产品，记一箱产品获利X元，则（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】由题意得该产品能销售的概率为，
易知X的所有可能取值为﹣320，﹣200，﹣80，40，160，
设表示一箱产品中可以销售的件数，则，
所以，
所以，，，
故，，
故选：B．
4．某种品牌摄像头的使用寿命(单位：年)服从正态分布，且使用寿命不少于2年的概率为0.8，使用寿命不少于6年的概率为0.2.某校在大门口同时安装了两个该种品牌的摄像头，则在4年内这两个摄像头都能正常工作的概率为（ ）
A．0.2 B．0.25
C．0.4 D．0.8
【答案】B
【解析】，，所以.
所以正态分布曲线的对称轴为，即，
即一个摄像头在4年内能正常工作的概率为.
所以两个该品牌的摄像头在4年内都能正常工作的概率为.故选：B.
5．某小组有名男生、名女生，从中任选名同学参加活动，若表示选出女生的人数，则（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】当时，；当时，，
则，故选：C.
6．某同学进行3分投篮训练，若该同学投中的概率为，他连续投篮n次至少得到3分的概率大于0.9，那么n的最小值是（ ）
A．3 B．4 C．5 D．6
【答案】B
【解析】由题意可知，该同学连投n次，一次都不中的概率为：，
故n次投篮至少得到3分即至少中一次的概率为，得，∴.故选：B.
7．2020年12月4日，中国科学技术大学宣布该校潘建伟等科学家成功构建光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法“高斯玻色取样”只需要秒，而目前世界最快的超级计算机要用亿年，这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家.“九章”求得的问题名叫“高斯玻色取样”，通俗的可以理解为量子版本的高尔顿钉板，但其实际情况非常复杂.高尔顿钉板是英国生物学家高尔顿设计的，如图，每一个黑点表示钉在板上的一颗钉子，上一层的每个钉子水平位置恰好位于下一层的两颗钉子的正中间，从入口处放进一个直径略小于两颗钉子之间距离的白色圆玻璃球，白球向下降落的过程中，首先碰到最上面的钉子，碰到钉子后皆以二分之一的概率向左或向右滚下，于是又碰到下一层钉子.如此继续下去，直到滚到底板的一个格子内为止.现从入口放进一个白球，则其落在第③个格子的概率为
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】小球从起点到第③个格子一共跳了7次，其中要向左边跳动5次，向右边跳动2次，而向左或向右的概率均为，则向右的次数服从二项分布，所以所求的概率为 故答案为：C.
8．一个班级共有30名学生，其中有10名女生，现从中任选三人代表班级参加学校开展的某项活动，假设选出的3名代表中的女生人数为变量X，男生的人数为变量Y，则等于
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】由题得,所以.故选：C.
二、多选题
9．甲、乙两类水果的质量(单位:kg)分别服从正态分布N(μ1，)，N(μ2，)，其正态分布的密度曲线如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．甲类水果的平均质量μ1=0.4 kg
B．甲类水果的质量比乙类水果的质量更集中于平均值左右
C．甲类水果的平均质量比乙类水果的质量小
D．乙类水果的质量服从正态分布的参数δ2=1.99
【答案】ABC
【解析】由图像可知，甲类水果的平均质量μ1=0.4kg，乙类水果的平均质量μ2=0.8kg，故A，C正确；
甲图像比乙图像更高瘦，所以甲类水果的质量比乙类水果的质量更集中于平均值左右，故B正确；
乙类水果的质量服从的正态分布的最大值为1.99，即=1.99，δ2≠1.99，故D错误.
故选：ABC
10．抛掷一枚硬币三次，若记出现“三个正面”、“三个反面”、“二正一反”、“一正二反”的概率分别为，则下列结论中正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】CD
【解析】由题意，抛掷一枚硬币三次，若记出现“三个正面”、“三个反面”、“二正一反”、“一正二反”的概率分别为，
根据独立重复试验的概率计算公式，
可得：，
由，故A是错误的；
由，故B是错误的；
由，故C是正确的；
由，故D是正确的.故选：CD
11．下列命题为真命题的是（ ）
A．对具有线性相关关系的变量、，有一组观测数据，其线性回归方程是，且，则实数的值是
B．从数字、、、、、、、中任取个数，则这个数的和为奇数的概率为
C．已知样本数据、、、的方差为，则数据、、、的标准差是
D．已知随机变量，若，则
【答案】BC
【解析】对于A选项，由已知条件可得，，所以，回归直线过样本中心点，将其代入线性回归方程中，得，解得，故A错误；对于B，若任取个数，使得这个数的和为奇数，则这个数中一个为奇数，一个为偶数，即所求的概率为，故B正确；
对于C，设离散型随机变量的取值为、、、，则随机变量的取值为、、、，
由已知条件可得，则，
所以，数据、、、的标准差是，故C正确；
对于D，由随机变量知，
由正态分布密度曲线的轴对称性可知，则，所以，，故D错误．故选：BC．
12．下列命题中，正确的命题的序号为（ ）
A．已知随机变量服从二项分布，若，则
B．将一组数据中的每个数据都加上同一个常数后，方差恒不变
C．设随机变量服从正态分布，若，则
D．某人在10次射击中，击中目标的次数为，则当时概率最大
【答案】BCD
【解析】对于A，，解得，A错误；
对于B，方差反映的是数据与均值的偏移程度，因此每个数据都加上同一个常数后，每个新数据与新均值的偏移不变，方差恒不变，B正确；
对于C，服从正态分布，，C正确；对于D，，则，
由，解得，所以．D正确．
故选：BCD．
三、填空题
13．若随机变量，则服从的正态分布为______（填序号）.
①；②；③；④.
【答案】④
【解析】∵，，
∴，，故.故④正确.故答案为：④
14．某照明单元按如图方式连接而成，元件1或元件2正常工作，且元件3正常工作，则照明单元正常工作，设三个电子元件的使用寿命（单位：小时）均服从正态分布，且各个元件能否正常工作相互独立，那么该照明单元的使用寿命超过2000小时的概率为________．
【答案】##0.375
【解析】设元件1，2，3的使用寿命超过2000小时的事件分别记为，，，显然，
则该照明单元的使用寿命超过2000的事件为，
故该照明单元的使用寿命超过2000小时的概率为．
故答案为：．
15．在一次以“二项分布的性质”为主题的数学探究活动中，立德中学高三某小组的学生表现优异，发现的正确结论得到老师和同学的一致好评.设随机变量，记，.在研究的最大值时，小组同学发现：若为正整数，则时，，此时这两项概率均为最大值；若为非整数，当取的整数部分，则是唯一的最大值.以此为理论基础，有同学重复投掷一枚质地均匀的骰子并实时记录点数1出现的次数.当投掷到第20次时，记录到此时点数1出现5次，若继续再进行80次投掷试验，则当投掷到第100次时，点数1总共出现的次数为____________的概率最大.
【答案】18
【解析】继续再进行80次投掷试验，出现点数为1次数服从二项分布，
由，结合题中结论可知，时概率最大，即后面80次中出现13次点数1的概率最大，加上前面20次中的5次，所以出现18次的概率最大.故答案为：18.
16．在含有3件次品的10件产品中，任取4件，X表示取到的次品数，则P(X＝2)＝________.
【答案】
【解析】满足超几何分布，所以.故答案为：
四、解答题
17．某公司开发了一款手机应用软件，为了解用户对这款软件的满意度，推出该软件3个月后，从使用该软件的用户中随机抽查了1000名，将所得的满意度的分数分成7组：，整理得到如下频率分布直方图.根据所得的满意度的分数，将用户的满意度分为两个等级：
满意度的分数
满意度的等级 不满意 满意
（1）从使用该软件的用户中随机抽取1人，估计其满意度的等级为“满意”的概率；
（2）用频率估计概率，从使用该软件的所有用户中随机抽取2人，以X表示这2人中满意度的等级为“满意”的人数，求X的分布列和数学期望.
【解析】（1）由频率分布直方图可知满意度的分数的频率为，满意度的分数的频率为，故从使用该软件的用户中随机抽取1人，其满意度的等级为“满意”的概率为
（2）依题意可知，则的可能取值为、、，
所以，，
所以的分布列为：
所以
18．某学校高三年级有400名学生参加某项体育测试，根据男女学生人数比例，使用分层抽样的方法从中抽取了100名学生，记录他们的分数，将数据分成7组：，整理得到如下频率分布直方图：
（1）若该样本中男生有55人，试估计该学校高三年级女生总人数；
（2）若规定小于60分为“不及格”，从该学校高三年级学生中随机抽取一人，估计该学生不及格的概率；
（3）若规定分数在为“良好”,为“优秀”.用频率估计概率,从该校高三年级随机抽取三人,记该项测试分数为“良好”或“优秀”的人数为X,求X的分布列和数学期望.
【解析】（1）∵样本中男生有55人,则女生45人
∴估计总体中女生人数人
（2）设“不及格”为事件A,则“及格”为事件
∴
（3）设“样本中“良好”或“优秀””为事件B,则
依题意可知：
,
所以,X的分布列为
X 0 1 2 3
P 0.343 0.441 0.189 0.027
19．某种水果按照果径大小可分为四类：标准果、优质果、精品果、礼品果.某采购商从采购的一批水果中随机抽取个，利用水果的等级分类标准得到的数据如下：
等级 标准果 优质果 精品果 礼品果
个数 10 30 40 20
（1）若将频率视为概率，从这个水果中有放回地随机抽取个，求恰好有个水果是礼品果的概率.（结果用分数表示）
（2）用样本估计总体，果园老板提出两种购销方案给采购商参考.
方案：不分类卖出，单价为元.
方案：分类卖出，分类后的水果售价如下：
等级 标准果 优质果 精品果 礼品果
售价(元/kg） 16 18 22 24
从采购商的角度考虑，应该采用哪种方案？
（3）用分层抽样的方法从这个水果中抽取个，再从抽取的个水果中随机抽取个，表示抽取的是精品果的数量，求的分布列及数学期望.
【解析】（1）设从个水果中随机抽取一个，抽到礼品果的事件为，则
现有放回地随机抽取个，设抽到礼品果的个数为，则
恰好抽到个礼品果的概率为：
（2）设方案的单价为，则单价的期望值为：
从采购商的角度考虑，应该采用第一种方案
（3）用分层抽样的方法从个水果中抽取个，则其中精品果个，非精品果个
现从中抽取个，则精品果的数量服从超几何分布，所有可能的取值为：
则；；；
的分布列如下：
20．自“新冠肺炎”爆发以来，中国科研团队一直在积极地研发“新冠疫苗”，在科研人员不懈努力下，我国公民率先在2020年年末开始可以使用安全的新冠疫苗，使我国的“防疫”工作获得更大的主动权，研发疫苗之初，为了测试疫苗的效果，科研人员以白兔为实验对象，进行了一些实验．
（1）实验一：选取10只健康白兔，编号1至10号，注射一次新冠疫苗后，再让它们暴露在含有新冠病毒的环境中，实验结果发现，除2号、3号和7号白兔仍然感染了新冠病毒，其他白兔未被感染，现从这10只白兔中随机抽取4只进行研究，将仍被感染的白兔只数记作，求的分布列和数学期望．
（2）科研人员在另一个实验中发现，疫苗可多次连续注射，白兔多次注射疫苗后，每次注射的疫苗对白兔是否有效互相不影响，相互独立，试问，若将实验一中未被感染新冠病毒的白兔的频率当做疫苗的有效率，那么一只白兔注射两次疫苗能否保证有效率达到96%，如若可以请说明理由，若不可以，请问每支疫苗的有效率至少要达到多少才能满足以上要求．
【解析】（1）因为可取，所以
所以，
，．
所以的分布列如下：
；
（2）因为实验一中未被感染新冠病毒的白兔的频率为，
所以注射一次疫苗的有效率为，
又因为每次注射的疫苗对白兔是否有效相互独立，
所以一只白兔注射两次疫苗的有效率为：，所以无法保证，
设每支疫苗有效率至少达到才能满足要求，
则，解得
所以每支疫苗的有效率至少要达到才能满足以上要求.
21．有一种精密零件，其尺寸X(单位：mm)服从正态分布N(20,4).若这批零件共有5 000个，试求：
（1）这批零件中尺寸在18～22 mm间的零件所占的百分比；
（2）若规定尺寸在24～26 mm间的零件不合格，则这批零件中不合格的零件大约有多少个？
【解析】（1）∵X～N(20,4)，
∴μ＝20，σ＝2，
∴μ－σ＝18，μ＋σ＝22，
于是尺寸在18～22 mm间的零件所占的百分比大约是68.27%.
（2）∵μ－3σ＝14，μ＋3σ＝26，μ－2σ＝16，μ＋2σ＝24，
∴尺寸在24～26 mm间的零件所占的百分比大约是＝2.14%.
∴尺寸在24～26 mm间的零件大约有5 000×2.14%＝107(个).
22．设甲、乙两位同学上学期间，每天7：30之前到校的概率均为.假定甲、乙两位同学到校情况互不影响，且任一同学每天到校情况相互独立.
（Ⅰ）用表示甲同学上学期间的三天中7：30之前到校的天数，求随机变量的分布列和数学期望；
（Ⅱ）设为事件“上学期间的三天中，甲同学在7：30之前到校的天数比乙同学在7：30之前到校的天数恰好多2”，求事件发生的概率.
【解析】 (Ⅰ)因为甲同学上学期间的三天中到校情况相互独立，且每天7:30之前到校的概率均为，故，从面.
所以，随机变量的分布列为：
0 1 2 3
随机变量的数学期望.
(Ⅱ)设乙同学上学期间的三天中7:30之前到校的天数为，则.
且.
由题意知事件与互斥，
且事件与，事件与均相互独立，
从而由(Ⅰ)知：
.
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必考点05 二项分布、超几何分布
与正态分布
题型一 独立重复试验与二项分布
例题1某种品牌摄像头的使用寿命服从正态分布，且使用寿命不少于2年的概率为，使用寿命不少于6年的概率为，某单位同时安装了5个这种品牌的摄像头，则满4年时至少还有4个摄像头能正常工作的概率为（ ）
A． B． C． D．
例题2核酸检测是诊断新冠肺炎的重要依据，首先取病人的唾液或咽拭子的样本，再提取唾液或咽拭子样本里的遗传物质，如果有病毒，样本检测会呈现阳性，否则为阴性．某检测点根据统计发现，该处疑似病例核酸检测呈阳性的概率为．现有4例疑似病例，分别对其取样检测，多个样本检测时，既可以逐个化验，也可以将若干个样本混合在一起化验．混合样本中只要有病毒，则混合样本化验结果就会呈阳性．若混合样本呈阳性，则再将该组中每一个备份的样本逐一进行化验；若混合样本呈阴性，则判定该组各个样本均为阴性，无需再检验．现有以下两种方案：
方案一：逐个化验；
方案二：平均分成两组，每组两个样本混合在一起，再分组化验．
在新冠肺炎爆发初期，由于检查能力不足，化验次数的期望值越小，则方案越“优”．
(1)求4个疑似病例中至少有1例呈阳性的概率；
(2)现将该4例疑似病例样本进行化验，请问：方案一、二中哪个较“优”？做出判断并说明理由．
【解题技巧提炼】
独立重复试验与二项分布问题的类型及解题策略
(1)在求n次独立重复试验中事件恰好发生k次的概率时，首先要确定好n和k的值，再准确利用公式求概率.
(2)在根据独立重复试验求二项分布的有关问题时，关键是理清事件与事件之间的关系，确定二项分布的试验次数n和变量的概率，求得概率.
题型二 正态分布
例题1. 已知随机变量服从正态分布，若，则（ ）
A．0.977 B．0.954 C．0.5 D．0.023
例题2. 贵阳一中有2000人参加2022年第二次贵阳市模拟考试，其中数学考试成绩近似服从正态分布，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105分到120分（含105分和120分）之间的人数约为（ ）
A．300 B．400 C．600 D．800
例题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，a2)(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.
【解题技巧提炼】
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.
题型三 超几何分布
例题1有20个零件，其中16个一等品，4个二等品，若从这些零件中任取3个，那么至少有1个是一等品的概率是（ ）.
A． B． C． D．
例题2一个袋中装有大小相同的8个小球，其中5个红球，3个黑球，现从中随机摸出3个球．
(1)求至少摸到个红球的概率；
(2)求摸到红球的个数的概率分布及数学期望．
【解题技巧提炼】
1.随机变量是否服从超几何分布的判断
若随机变量X服从超几何分布，则满足如下条件：(1)该试验是不放回地抽取n次；(2)随机变量X表示抽取到的次品件数(或类似事件)，反之亦然.
2.求超几何分布的分布列的步骤
第一步，验证随机变量服从超几何分布，并确定参数N，M，n的值；
第二步，根据超几何分布的概率计算公式计算出随机变量取每一个值时的概率；
第三步，用表格的形式列出分布列.
题型一 二项分布
1. 已知随机变量，且，则（ ）
A． B．9 C．21 D．36
2.某单位举行诗词大会比赛，给每位参赛者设计了“保留题型” “升级题型” “创新题型”三类题型，每类题型均指定一道题让参赛者回答．已知某位参赛者答对每道题的概率均为，且各次答对与否相互独立，则该参赛者答完三道题后至少答对两道题的概率（ ）
A． B． C． D．
3.“学习强国”学习平台是由中共中央宣传部主管，以习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为主要内容，立足全体党员 面向全社会的优质平台，其中的“挑战答题”更是趣味盎然 引人入胜“挑战答题”规则为：（1）挑战开始后，挑战者依次回答界面中出现的问题，答对就继续下一题，答错有两种选择：①结束本局，挑战结束；②通过分享界面复活本局，复活之后可继续本次挑战，且答对题数可累加；（2）答对5题或5题以上均为挑战成功，可获得6分，否则无积分可得；（3）每次挑战，通过分享界面复活的机会只有一次.
(1)如果甲对“挑战答题”中的每一道题回答正确的概率均为，且各题是否回答正确互不影响，求甲挑战一次就获得成功的概率；
(2)假设乙挑战一次获得成功的概率为，他在一周内（天）每天都挑战一次，且每次挑战是否成功互不影响.设乙在一周内挑战答题总得分为，求的分布列及数学期望.
题型二 正态分布
1．读取速度是衡量固态硬盘性能的一项重要指标，基于M.2 PCle4.0 NVMe协议的固态硬盘平均读取速度可达以上．某企业生产的该种固态硬盘读取速度（）服从正态分布．若，则可估计该企业生产的1000个该种固态硬盘中读取速度低于的个数为（ ）
A．100 B．200 C．300 D．400
2．某房产销售公司有800名销售人员，为了了解销售人员上一个季度的房屋销量，公司随机选取了部分销售人员对其房屋销量进行了统计，得到上一季度销售人员的房屋销量，则全公司上一季度至少完成22套房屋销售的人员大概有（ ）
附：若随机变量X服从正态分布，则，，．
A．254人 B．127人 C．18人 D．36人
3已知随机变量，其正态分布密度曲线如图所示，若在边长为1的正方形内随机取一点，则该点恰好取自黑色区域的概率为（ ）
附：若随机变量，则，.
A．0.1359 B．0.6587 C．0.7282 D．0.8641
4．某中学在全校进行了一次爱国主义知识竞赛，共1000名学生参加，答对题数（共60题）分布如下表所示：
答对题数
频数 10 185 265 400 115 25
答对题数近似服从正态分布，为这1000人答对题数的平均值（同一组数据用该组区间的中点值作为代表）．
(1)估计答对题数在内的人数（精确到整数位）；
(2)将频率视为概率，现从该中学随机抽取4名学生，记答对题数位于的人数为，求的分布列和数学期望．
附：若，则，，．
题型三 超几何分布
1.12人的兴趣小组中有5人是“三好学生”，现从中任选6人参加竞赛.若随机变量X表示参加竞赛的“三好学生”的人数，则为（ ）
A．P(X＝6)
B．P(X＝5)
C．P(X＝3)
D．P(X＝7)
2.．某计算机程序每运行一次都随机出现一个四位二进制数（二进制数的最高位数字为1，其他各位数字只能是0或1，例如1010），其中A的各位数中，出现0的概率为，出现1的概率为．
(1)记，则当程序运行一次时，求X的分布列；
(2)在（1）的条件下：
①判断随机变量X服从何种分布？（“超几何分布”或“二项分布”）
②求随机变量X的数学期望和方差．
一、单选题
1．口袋里放有大小相同的两个红球和一个白球，每次有放回地摸取一个球，定义数列{an}，当第次摸取到的是红球时，；当第次摸取到的是白球时，，如果Sn为数列{an}的前n项和，那么S7=3的概率为（ ）
A． B．
C． D．
2．若随机变量X服从正态分布，其正态曲线上的最高点的坐标是，则该随机变量的方差等于（ ）
A．10 B．100 C． D．
3．为了防止受到核污染的产品影响我国民众的身体健康，有关部门要求产品在进入市场前必须进行两轮核辐射检测，只有两轮都合格才能进行销售，否则不能销售．已知某产品第一轮检测不合格的概率为，第二轮检测不合格的概率为，两轮检测是否合格相互没有影响，若产品可以销售，则每件产品获利40元；若产品不能销售，则每件产品亏损80元．已知一箱中有4件产品，记一箱产品获利X元，则（ ）
A． B． C． D．
4．某种品牌摄像头的使用寿命(单位：年)服从正态分布，且使用寿命不少于2年的概率为0.8，使用寿命不少于6年的概率为0.2.某校在大门口同时安装了两个该种品牌的摄像头，则在4年内这两个摄像头都能正常工作的概率为（ ）
A．0.2 B．0.25
C．0.4 D．0.8
5．某小组有名男生、名女生，从中任选名同学参加活动，若表示选出女生的人数，则（ ）
A． B． C． D．
6．某同学进行3分投篮训练，若该同学投中的概率为，他连续投篮n次至少得到3分的概率大于0.9，那么n的最小值是（ ）
A．3 B．4 C．5 D．6
7．2020年12月4日，中国科学技术大学宣布该校潘建伟等科学家成功构建光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法“高斯玻色取样”只需要秒，而目前世界最快的超级计算机要用亿年，这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家.“九章”求得的问题名叫“高斯玻色取样”，通俗的可以理解为量子版本的高尔顿钉板，但其实际情况非常复杂.高尔顿钉板是英国生物学家高尔顿设计的，如图，每一个黑点表示钉在板上的一颗钉子，上一层的每个钉子水平位置恰好位于下一层的两颗钉子的正中间，从入口处放进一个直径略小于两颗钉子之间距离的白色圆玻璃球，白球向下降落的过程中，首先碰到最上面的钉子，碰到钉子后皆以二分之一的概率向左或向右滚下，于是又碰到下一层钉子.如此继续下去，直到滚到底板的一个格子内为止.现从入口放进一个白球，则其落在第③个格子的概率为
A． B． C． D．
8．一个班级共有30名学生，其中有10名女生，现从中任选三人代表班级参加学校开展的某项活动，假设选出的3名代表中的女生人数为变量X，男生的人数为变量Y，则等于
A． B．
C． D．
二、多选题
9．甲、乙两类水果的质量(单位:kg)分别服从正态分布N(μ1，)，N(μ2，)，其正态分布的密度曲线如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．甲类水果的平均质量μ1=0.4 kg
B．甲类水果的质量比乙类水果的质量更集中于平均值左右
C．甲类水果的平均质量比乙类水果的质量小
D．乙类水果的质量服从正态分布的参数δ2=1.99
10．抛掷一枚硬币三次，若记出现“三个正面”、“三个反面”、“二正一反”、“一正二反”的概率分别为，则下列结论中正确的是（ ）
A． B． C． D．
11．下列命题为真命题的是（ ）
A．对具有线性相关关系的变量、，有一组观测数据，其线性回归方程是，且，则实数的值是
B．从数字、、、、、、、中任取个数，则这个数的和为奇数的概率为
C．已知样本数据、、、的方差为，则数据、、、的标准差是
D．已知随机变量，若，则
12．下列命题中，正确的命题的序号为（ ）
A．已知随机变量服从二项分布，若，则
B．将一组数据中的每个数据都加上同一个常数后，方差恒不变
C．设随机变量服从正态分布，若，则
D．某人在10次射击中，击中目标的次数为，则当时概率最大
三、填空题
13．若随机变量，则服从的正态分布为______（填序号）.
①；②；③；④.
14．某照明单元按如图方式连接而成，元件1或元件2正常工作，且元件3正常工作，则照明单元正常工作，设三个电子元件的使用寿命（单位：小时）均服从正态分布，且各个元件能否正常工作相互独立，那么该照明单元的使用寿命超过2000小时的概率为________．
15．在一次以“二项分布的性质”为主题的数学探究活动中，立德中学高三某小组的学生表现优异，发现的正确结论得到老师和同学的一致好评.设随机变量，记，.在研究的最大值时，小组同学发现：若为正整数，则时，，此时这两项概率均为最大值；若为非整数，当取的整数部分，则是唯一的最大值.以此为理论基础，有同学重复投掷一枚质地均匀的骰子并实时记录点数1出现的次数.当投掷到第20次时，记录到此时点数1出现5次，若继续再进行80次投掷试验，则当投掷到第100次时，点数1总共出现的次数为____________的概率最大.
16．在含有3件次品的10件产品中，任取4件，X表示取到的次品数，则P(X＝2)＝________.
四、解答题
17．某公司开发了一款手机应用软件，为了解用户对这款软件的满意度，推出该软件3个月后，从使用该软件的用户中随机抽查了1000名，将所得的满意度的分数分成7组：，整理得到如下频率分布直方图.根据所得的满意度的分数，将用户的满意度分为两个等级：
满意度的分数
满意度的等级 不满意 满意
（1）从使用该软件的用户中随机抽取1人，估计其满意度的等级为“满意”的概率；
（2）用频率估计概率，从使用该软件的所有用户中随机抽取2人，以X表示这2人中满意度的等级为“满意”的人数，求X的分布列和数学期望.
18．某学校高三年级有400名学生参加某项体育测试，根据男女学生人数比例，使用分层抽样的方法从中抽取了100名学生，记录他们的分数，将数据分成7组：，整理得到如下频率分布直方图：
（1）若该样本中男生有55人，试估计该学校高三年级女生总人数；
（2）若规定小于60分为“不及格”，从该学校高三年级学生中随机抽取一人，估计该学生不及格的概率；
（3）若规定分数在为“良好”,为“优秀”.用频率估计概率,从该校高三年级随机抽取三人,记该项测试分数为“良好”或“优秀”的人数为X,求X的分布列和数学期望.
19．某种水果按照果径大小可分为四类：标准果、优质果、精品果、礼品果.某采购商从采购的一批水果中随机抽取个，利用水果的等级分类标准得到的数据如下：
等级 标准果 优质果 精品果 礼品果
个数 10 30 40 20
（1）若将频率视为概率，从这个水果中有放回地随机抽取个，求恰好有个水果是礼品果的概率.（结果用分数表示）
（2）用样本估计总体，果园老板提出两种购销方案给采购商参考.
方案：不分类卖出，单价为元.
方案：分类卖出，分类后的水果售价如下：
等级 标准果 优质果 精品果 礼品果
售价(元/kg） 16 18 22 24
从采购商的角度考虑，应该采用哪种方案？
（3）用分层抽样的方法从这个水果中抽取个，再从抽取的个水果中随机抽取个，表示抽取的是精品果的数量，求的分布列及数学期望.
20．自“新冠肺炎”爆发以来，中国科研团队一直在积极地研发“新冠疫苗”，在科研人员不懈努力下，我国公民率先在2020年年末开始可以使用安全的新冠疫苗，使我国的“防疫”工作获得更大的主动权，研发疫苗之初，为了测试疫苗的效果，科研人员以白兔为实验对象，进行了一些实验．
（1）实验一：选取10只健康白兔，编号1至10号，注射一次新冠疫苗后，再让它们暴露在含有新冠病毒的环境中，实验结果发现，除2号、3号和7号白兔仍然感染了新冠病毒，其他白兔未被感染，现从这10只白兔中随机抽取4只进行研究，将仍被感染的白兔只数记作，求的分布列和数学期望．
（2）科研人员在另一个实验中发现，疫苗可多次连续注射，白兔多次注射疫苗后，每次注射的疫苗对白兔是否有效互相不影响，相互独立，试问，若将实验一中未被感染新冠病毒的白兔的频率当做疫苗的有效率，那么一只白兔注射两次疫苗能否保证有效率达到96%，如若可以请说明理由，若不可以，请问每支疫苗的有效率至少要达到多少才能满足以上要求．
21．有一种精密零件，其尺寸X(单位：mm)服从正态分布N(20,4).若这批零件共有5 000个，试求：
（1）这批零件中尺寸在18～22 mm间的零件所占的百分比；
（2）若规定尺寸在24～26 mm间的零件不合格，则这批零件中不合格的零件大约有多少个？
22．设甲、乙两位同学上学期间，每天7：30之前到校的概率均为.假定甲、乙两位同学到校情况互不影响，且任一同学每天到校情况相互独立.
（Ⅰ）用表示甲同学上学期间的三天中7：30之前到校的天数，求随机变量的分布列和数学期望；
（Ⅱ）设为事件“上学期间的三天中，甲同学在7：30之前到校的天数比乙同学在7：30之前到校的天数恰好多2”，求事件发生的概率.
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