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2026年高考数学解答题(基础5题+压轴3题)专项训练:统计与概率(全国甲卷专用)
1.人工智能,是引领新一轮科技革命与产业变革的战略技术,其研发过程融合了算法创新与工程实践的深度智慧.某科技公司计划开发三款不同的大语言模型.每款模型的研发分为两个主要阶段:算法设计评审和工程部署验收.只有算法设计评审通过后,才能进入工程部署验收,两个阶段相互独立.只有同时通过这两个阶段,模型才能正式上线发布.已知三款模型通过算法设计评审的概率依次为,通过工程部署验收的概率依次为.
(1)求三款中恰有两款通过算法设计评审的概率;
(2)若已知三款中恰有一款通过算法设计评审,求通过的模型为的概率;
(3)经过算法设计评审和工程部署验收两个阶段后,三款模型能成功上线的数量为随机变量,求的分布列及数学期望.
2.某地为弘扬我国传统文化,举办知识竞赛活动,每位参赛者从以下两种方式中选择一种参赛:
①活动共设有3个问题,能正确回答问题者才能进入下一个问题,否则即被淘汰,3个问题都回答正确即获得“智慧星”称号;
②活动需参赛者回答5个问题,至少正确回答4个即能获得“智慧星”称号;甲乙两人参加此次竞赛活动,甲选择第一种方式,他能正确回答第一、二、三个问题的概率分别为,乙选择第二种方式,他能正确回答每一个问题的概率均为.两种方式下各个问题能否正确回答均互不影响,两人彼此之间也互不影响.
(1)求甲没有获得“智慧星”称号的概率;
(2)求乙获得“智慧星”称号的概率.
(3)记事件“乙正确回答问题的个数比甲正确回答问题的个数多3个”,求事件发生的概率.
3.舟山某海水养殖场进行某水产品的新、旧网箱养殖方法的产量对比,收获时各随机抽取了100个网箱,测量各箱水产品的产量(单位:kg).其频率分布直方图如下:
(1)根据图1频率分布直方图,求;
(2)根据图2频率分布直方图,求新养殖法箱产量的第80百分位数的估计值(精确到);
(3)按照上述两个频率分布直方图,用样本频率估计总体概率,设两种养殖方法的箱产量相互独立,记表示事件:“旧养殖法的箱产量低于60kg,且新养殖法的箱产量不低于60kg”,估计的概率.
4.不同AI大模型各有千秋,适用领域也各有所长.为了解某高校甲、乙两个学院学生对两款不同大模型是否使用,对学生进行简单随机抽样,获得数据如下表:
甲学院 乙学院
使用 不使用 使用 不使用
A款 40人 80人 60人 20人
款 70人 50人 30人 50人
假设所有学生对两款大模型是否使用相互独立,用频率估计概率.
(1)分别估计该校甲学院学生使用A款大模型的概率、该校乙学院学生使用A款大模型的概率;
(2)从该校甲学院全体学生中随机抽取2人,从乙学院全体学生中随机抽取1人,记这3人中使用款大模型的人数为,求的分布列及数学期望;
(3)从该校甲学院全体学生中随机抽取2人,记这2人中使用款大模型的人数为,其方差估计值为,从该校乙学院全体学生中随机抽取2人,记这2人中使用款大模型的人数为,其方差估计值为,比较与的大小.
5.现有张形状相同的卡片,上而分别写有数字,将这张卡片充分混合后,每次随机抽取一张卡片,记录卡片上的数字后放回,现在甲同学随机抽取4次.
(1)若,求抽到的4个数字互不相同的概率;
(2)在统计学中,我们常用样本的均值来估计总体的期望.定义为随机变量的阶矩,其中1阶矩就是的期望,利用阶矩进行估计的方法称为矩估计.
(i)记每次抽到的数字为随机变量,计算随机变量的1阶矩和2阶矩;(参考公式:)
(ii)知甲同学抽到的卡片上的4个数字分别为,试利用这组样本并结合(i)中的结果来计算的估计值.(的计算结果通过四舍五入取整数)
6.甲、乙两人玩一个纸牌游戏,先准备好写有数字1,2,…,N的纸牌各一张,由甲先随机抽取一张纸牌,记纸牌上的数字为a,随后将纸牌放回(后面每次抽牌记录数字后都需将纸牌放回),接下来甲有2种选择:
①再抽取一次纸牌,记纸牌上的数字为b,若,则乙赢,游戏结束,否则,甲结束抽牌,换由乙抽牌一次;
②直接结束抽牌,记,换由乙抽牌一次.
记乙抽到的纸牌上的数字为c,若,则乙赢,否则甲赢.游戏结束.
(1)若甲只抽牌1次,求甲赢的概率;
(2)若甲抽牌2次,求甲赢的概率;
(3)当甲抽取的第一张纸牌上的数字满足什么条件时,甲选择②赢得游戏的概率更大?(结果用含N的式子表示)
参考公式:若数列的通项公式为,则的前n项和.
7.在一个不透明的口袋中装有大小、形状完全相同的n个小球,将它们分别编号为.每次从口袋中随机抽取一个小球,记录编号后放回,直至取遍所有小球后立刻停止摸球.记总的摸球次数为,其期望为.
(1)求与;
(2)求;
(3)证明:.
附:①若随机变量的可能取值为,则
②若随机变量,则.
8.为了监控某种零件的一条生产线的生产过程,检验员每天从该生产线上随机抽取16个零件,并测量其尺寸(单位:cm).根据长期生产经验,可以认为这条生产线正常状态下生产的零件的尺寸服从正态分布.
(1)假设生产状态正常,记X表示一天内抽取的16个零件中其尺寸在之外的零件数,求及X的数学期望;
(2)一天内抽检零件中,如果出现了尺寸在之外的零件,就认为这条生产线在这一天的生产过程可能出现了异常情况,需对当天的生产过程进行检查.
(ⅰ)试说明上述监控生产过程方法的合理性;
(ⅱ)下面是检验员在一天内抽取的16个零件的尺寸:
9.95 10.12 9.96 9.96 10.01 9.92 9.98 10.04
10.26 9.91 10.13 10.02 9.22 10.04 10.05 9.95
经计算得,,其中xi为抽取的第i个零件的尺寸,.
用样本平均数作为μ的估计值,用样本标准差s作为σ的估计值,利用估计值判断是否需对当天的生产过程进行检查?剔除之外的数据,用剩下的数据估计μ和σ(精确到0.01).
附:若随机变量Z服从正态分布,则,,.
答案解析部分
1.【答案】(1)解:设A,B,C三款模型通过算法设计评审分别为事件,
A,B,C三款中恰有两款通过算法设计评审为事件,
则;
(2)解:设A,B,C三款中恰有一款通过算法设计评审为事件,
则;
由条件概率公式可得;
(3)解:设A,B,C三款模型能成功上线为事件,
则,,,
的可能取值为,
则,
,
,
,
X的分布列如下:
0 1 2 3
数学期望为.
2.【答案】(1)解:设甲获得“智慧星”称号的事件为,
根据独立事件的乘法公式,,,
则甲没有获得“智慧星”称号的概率是;
(2)解:设乙答对的问题数为,易知服从二项分布,,
由题意,乙获得智慧星的概率为;
(3)解:由于乙最多题,甲最多题,当乙比甲多对题时,甲可能答对题,
当甲对题,乙对题时,;
当甲对题,乙对题时,;
当甲对题,乙对题时,;
故.
3.【答案】(1)解:由频率分布直方图知:
,解得;
(2)解:新养殖法的频率分布直方图中,箱产量不低于60kg的直方图面积为,
新养殖法的第80百分位数的估计值kg.
(3)解: 记表示事件“旧养殖法的箱产量低于60kg”,表示事件“新养殖法的箱产量不低于60kg”,
旧养殖法的箱产量低于60kg的频率为,即的估计值为,
新养殖法的箱产量不低于60kg的频率为,
即的估计值为,
因此事件的概率估计值为.
4.【答案】(1)解:由表格可知:该校甲学院学生使用款大模型的概率为,
该校乙学院学生使用款大模型的概率为.
(2)解:由题意,可知的可能取值为:,
则,
,
,
,
所以的分布列如下:
0 1 2 3
P
则.
(3)解:由第一问,可知该校甲学院学生使用款大模型的概率为,
该校乙学院学生使用款大模型的概率为,
易知,
由二项分布的方差公式,
可知,
,
所以.
5.【答案】(1)解:记抽到的4个数字互不相同为事件,
则事件包含的基本事件个数是.
甲同学随机抽取4次的不同结果个数是
故抽到的4个数字互不相同的概率;
(2)解:(i)依题意的可能取值为
且且,
所以,..
依题意的可能取值为
且且,
所以
.
(ii)依题意样本数据为期望(平均数)为,
则为期望(平均数)为
消去得
整理得
又因为
所以
6.【答案】(1)解:若甲只抽牌1次,甲赢的情况如下.
甲抽到的纸牌上的数字为1,乙抽到的纸牌上的数字为N,此时有1种情况;
甲抽到的纸牌上的数字为2,乙抽到的纸牌上的数字为N,,此时有2种情况;
甲抽到的纸牌上的数字为3,乙抽到的纸牌上的数字为N,,,此时有3种情况;
……
依次类推,甲赢的情况共有.
故甲赢的概率为.
(2)解:若甲抽牌2次,甲赢的情况如下.
①甲第1次抽到的纸牌上的数字为1.
第2次抽到的纸牌上的数字为1,乙抽到的纸牌上的数字为N,,此时有2种情况;
第2次抽到的纸牌上的数字为2,乙抽到的纸牌上的数字为N,,,此时有3种情况;
……
第2次抽到的纸牌上的数字为,乙抽到的纸牌上的数字为N,,…,1,此时有N种情况.
以上有种情况.
②甲第1次抽到的纸牌上的数字为2.
第2次抽到的纸牌上的数字为1,乙抽到的纸牌上的数字为N,,,此时有3种情况;
第2次抽到的纸牌上的数字为2,乙抽到的纸牌上的数字为N,,,,此时有4种情况;
……
第2次抽到的纸牌上的数字为,乙抽到的纸牌上的数字为N,,…,1,此时有N种情况.
以上有种情况.
依次类推,甲第1次抽到的纸牌上的数字为3时,甲赢的情况有种;
……
甲第1次抽到的纸牌上的数字为时,甲赢的情况有种;
甲第1次抽到的纸牌上的数字为时,甲赢的情况有N种.
甲赢的情况的总数为
.
故甲赢的概率为.
(3)解:当甲抽取的第一张纸牌上的数字为a时,
若甲选择①,则甲赢的概率,
若甲选择②,则甲赢的概率.
令,即,
化简得,解得.
综上,当甲抽取的第一张纸牌上的数字大于时,甲选择②赢得游戏的概率更大.
7.【答案】(1)解:因为表示袋中共两个球,前3次摸出同一个球,第4次才摸出另一个球,所以,
因为表示袋中共3个球,前4次摸出的是两个不同编号的球,
第5次才摸出最后一个编号的球,
因为第5次才摸出第三个编号的球,
所以,前4次摸球中,另外两个编号球各至少摸到一次,
则.
(2)解:依题意,可得:,
则,
所以
设,
,
作差可得:
,
所以,
则.
(3)证明:设随机变量表示,恰好记录了个不同的编号下,
继续摸球直到记录到第个新的编号所需要的摸球次数,
则,其中,
则,
,
设
,
作差可得:
所以
,
所以,
则,
令,
当时,,所以在单调递增,
则,
所以,
则
所以.
8.【答案】解:(1)抽取的一个零件的尺寸在之内的概率为0.9974,
从而零件的尺寸在之外的概率为0.0026,
故.
因此.
的数学期望为.
(2)(i)如果生产状态正常,
一个零件尺寸在之外的概率只有0.0026,
一天内抽取的16个零件中,出现尺寸在之外的零件
概率只有0.0408,发生的概率很小.
因此一旦发生这种情况,就有理由认为这条生产线在这一天的生产过程
可能出现了异常情况,需对当天的生产过程进行检查,
可见上述监控生产过程的方法是合理的.
(ii)由,
得的估计值为,的估计值为,
由样本数据可以看出有一个零件的尺寸在之外,
因此需对当天的生产过程进行检查.
剔除之外的数据,
剩下数据的平均数为,
因此的估计值为.
,
剔除之外的数据,
剩下数据的样本方差为,
因此的估计值为.
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