概率与统计

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  概率与统计以其独特的研究对象和研究方法,在中学数学中占有重要地位. 为此复习中我们要有如下对策:(1)重视基础知识的理解和掌握,弄清基本概念;(2)把握基本题型、基本思想;(3)注意解题步骤规范性的训练,特别是概率统计应用题的解答.
  例1 已知一组抛物线[y=12ax2+bx+1],其中[a]为2、4、6、8中任取的一个数,[b]为1、3、5、7中任取的一个数,从这些抛物线中任意抽取两条,它们在与直线[x=1]交点处的切线相互平行的概率是( )
  A. [112] B. [760] C. [625] D. [516]
  分析 求解此类问题的关键在于弄清直线平行的条件是什么?
  解 这一组抛物线共[4×4=16]条,从中任意抽取两条,共有[C216=120]种不同的方法. 它们在与直线[x=1]交点处的切线的斜率[k=y|x=1=a+b]. 若[a+b=5],有两种情形,从中取出两条,有[C22]种取法;若[a+b=7],有三种情形,从中取出两条,有[C23]种取法;若[a+b=9],有四种情形,从中取出两条,有[C24]种取法;若[a+b=11],有三种情形,从中取出两条,有[C23]种取法;若[a+b=13],有两种情形,从中取出两条,有[C22]种取法. 由分类计数原理知任取两条切线平行的情形共有[C22+C23+C24+C23+C22=14]种,故所求概率为[760]. 选B.
  点拨 分类讨论是指在研究问题时,若对事物的整体研究有困难,可转而研究事物的各个局部,通过选择恰当的切入点,从不同的侧面把原问题变成几个小问题,各个击破,从而完成对整体的研究. 分类讨论时我们要思维慎密、严谨、不重复、不遗漏.
  例2 设[AB=6],在线段[AB]上任取两点(端点[A、B]除外),将线段[AB]分成了三条线段.
  (Ⅰ)若分成的三条线段的长度均为正整数,求这三条线段可以构成三角形的概率;
  (Ⅱ)若分成的三条线段的长度均为正实数,求这三条线段可以构成三角形的概率.
  分析 显然第一问可用枚举法求解,第二问可用几何法求解.
  解 (Ⅰ)若分成的三条线段的长度均为正整数,则三条线段的长度的所有可能为1、1、4,1、2、3,2、2、2共3种情况,其中只有三条线段为2、2、2时能构成三角形,则构成三角形的概率[P=13].
  (Ⅱ)设其中两条线段长度分别为[x、y],则第三条线段长度为[6-x-y],则全部结果所构成的区域为[0  若三条线段[x、y]、[6-x-y]能构成三角形,则还要满足[x+y>6-x-y,x+6-x-y>y,y+6-x-y>x,]即为[3  点拨 利用枚举法时要注意求解问题不要遗漏,对几何概型的考查要注意分清几何概型是长度、面积还是体积.
  例3 袋子[A]和[B]中装有若干个均匀的红球和白球,从[A]中摸出一个红球的概率是[13],从[B]中摸出一个红球的概率为[p].
  (Ⅰ)从[A]中有放回地摸球,每次摸出一个,有3次摸到红球即停止. 求恰好摸索5次停止的概率;
  (Ⅱ)若[A、B]两个袋子中的球数之比为1∶2,将[A、B]中的球装在一起后,从中摸出一个红球的概率是[25],求[p]的值.
  分析 第一问是常规题,第二问是求解概率问题的逆向运用,解题的关键还是在于如何列概率表达式.
  解 (Ⅰ)由题意知前4次中有两次摸到了红球,第5次摸到的也是红球,所以概率为[C24×(13)2×(23)2×13][=881.]
  (Ⅱ)因为[A、B]两个袋子中的球数之比1∶2,所以设袋子[A]中有[m]个球,则袋子[B]中有[2m]个球.
  由于从[A]中摸出一个红球的概率是[13],从[B]中摸出一个红球的概率为[p],故袋子[A]中有[13m]个红球,袋子[B]中有[2mp]个红球,[A、B]中的球装在一起后,共有红球[13m+2mp]个,
  故[12m+2mp3m=25],得[p=1330].
  点拨 首先应仔细分析题意,当概率分布不是一些熟知的类型时,应全面地剖析各个随机变量所包含的各种事件,并准确判断各事件的相互关系,从而求出各随机变量相应的概率.
  例4 对某电子元件的寿命进行追踪调查,情况如下:
  (Ⅰ)列出频率分布表;
  (Ⅱ)画出频率分布直方图;
  (Ⅲ)估计电子元件寿命在100~400 h以内的概率;
  (Ⅳ)估计电子元件寿命在400 h以上的概率.
  分析 (Ⅰ)由题意知,本题已经对所给的数据进行分组,并且给出了每段的频数,根据频数和样本容量做出频率,填出频率分布表;(Ⅱ)结合前面所给的频率分布表,画出坐标系,选出合适的单位,画出频率分步直方图. (Ⅲ)(Ⅳ)理解频率分布表的含义可直接求解.
  解 (Ⅰ)频率分布表如下:
  (Ⅱ)频率分布直方图如下:
   [频率/组距][寿命(h)][100 200 300 400 500 600]
  (Ⅲ)由频率分布表可以看出,寿命在100~400h内的电子元件出现的频率为0.65,所以我们估计电子元件寿命在100~400h内的概率为0.65.
  (Ⅳ)由频率分布表可知,寿命在400h以上的电子元件出现的频率为0.20+0.15=0.35,故我们估计电子元件寿命在400h以上的概率为0.35.
  点拨 通过本题可掌握总体分布估计的各种方法和步骤. 画频率分布条形图、直方图时要注意纵、横坐标轴的意义.
  例5 甲、乙两种鱼的身体吸收汞,当汞的含量超过体重的1.00ppm(即百万分之一)时,就会对人体产生危害. 质检部门对市场中出售的一批鱼进行检测,在分别抽取的10条鱼的样本中,测得汞含量与鱼体重的百分比如下:
  甲种鱼1.31 1.55 1.42 1.35 1.27 1.44 1.28 1.37 1.36 1.14
  乙种鱼1.01 1.35 0.95 1.16 1.24 1.08 1.17 1.03 0.60 1.11
  (Ⅰ)用前两位数做茎,画出样本数据的茎叶图,并回答下面两个问题:
  (ⅰ)写出甲、乙两种鱼关于汞分布的一个统计结论.
  (ⅱ)经过调查,市场上出售汞超标的鱼的原因是这些鱼在出售前没有经过检验,可否得出每批这两种鱼的平均汞含量都超过1.00ppm?
  (Ⅱ)如果在样本中选择甲、乙两种鱼各一条做一
  道菜,(在烹饪过程中汞含量不会发生改变)
  (ⅰ)如果20条鱼中的每条鱼的重量都相同,那么这道菜对人体产生危害的概率是多少?
  (ⅱ)根据算出的结论,你对政府监管部门有什么建议?(提出一条建议即可)
  分析 求解此题的关键在于如何正确理解茎叶图.
  解 (Ⅰ)(ⅰ)
   甲 乙
  0.6 0
   0.8
  0.9 5
   1.0 1 8 3
   4 1.1 6 7 1
  8 7 1.2 4
  6 7 5 1 1.3 5
  4 2 1.4
  5 1.5
  1. 甲种鱼的汞含量分布成对称性,基本都集中在1.3左右.
  乙种鱼的汞含量分布大致成对称性,基本集中在1.0~1.1左右,
  2. 甲种鱼的汞含量的中位数是1.355;乙种鱼的汞含量的中位数是1.095.
  (ⅱ)不一定或者无法确定.
  (Ⅱ)(ⅰ)易得[P=93100].
  (ⅱ)建议政府加强市场管理,鱼要检验后再出售:产鱼的水域尽量减少污染.
  点拨 开放性试题最重要的一个特征是答案多元不唯一,考生答题可不必拘泥于一个思路和单一的、固定的答案,所答内容也不必要求与答案完全一致. 解答开放性试题的策略是:(1)认真审题,审题过程一定要全面分析、考虑周到,明确试题的方向与范围,明确题目条件,从而优化解题思路;(2)积极思考,同学们要灵活应用所学的知识,多角度思考、多层次分析、多方位解答,充分体现创新意识;(3)回归书本. 开放性试题往往具有“高起点、低落点”的特点,即题型比较新颖,但解决问题所用的知识仍是书本知识,解答时应以问题为中心在教材中求解;(4)准确阐述,解答时除了必须对所学的知识做到透彻理解和掌握外,还应通过对题目的阅读、理解和分析,推理方法,理清思路,准确地阐述试题的答案.
  例6 一个总体中有100个个体,随机编号为0,1,2,…,99,依编号顺序平均分成10个小组,组号依次为1,2,3,…,10. 现用系统抽样方法抽取一个容量为10的样本,规定如果在第1组随机抽取的号码为[m],那么在第[k]小组中抽取的号码个位数字与[m+k]的个位数字相同. 若[m=6],则在第7组中抽取的号码是 .
  分析 求解此题的关键在于理解系统抽样方法的定义.
  解 此问题总体中个体的个数较多,因此采用系统抽样,按题目中要求的规则抽取即可.
  ∵[m=6],[k=7],[m+k=13],
  ∴在第7小组中抽取的号码是63.
  点拨 本题主要考查了对抽样方法的识别. 当总体中个体个数较多而差异又不大时可采用系统抽样,采用系统抽样在每小组内抽取时应按规则进行.
  【专题训练八】
  1. 从2011名学生中选出50名学生组成参观团,若采用下面的方法选取:现用简单随机抽样从2011人中剔除11人,剩下的2000人再按系统抽样的方法抽取50人,则在2011人中,每人入选的概率( )
  A. 都相等,且为[140] B. 都相等,且为[502011]
  C. 均不相等 D. 不全相等
  2. 若变量[y]与[x]之间的相关系数[r=-0.9362],则变量[y]与[x]之间( )
  A. 不具有线性相关关系
  B. 具有线性相关关系
  C. 它们的线性关系还要进一步确定
  D. 不确定
  3. 一个均匀的正方体玩具的各个面上分别标以数1、2、3、4、5、6(俗称骰子),将这个玩具向上拋掷一次,设事件[A]表示“向上的一面出现奇数点”(指向上一面的点数是奇数),事件[B]表示“向上的一面出现的点数不超过3”,事件[C]表示“向上的一面出现的点数不小于4”,则( )
  A. [A]与[B]是互斥而非对立事件
  B. [A]与[B]是对立事件
  C. [B]与[C]是互斥而非对立事件
  D. [B]与[C]是对立事件
  4. 一个电路上装有甲、乙两根熔丝,甲熔断的概率为0.85,乙熔断的概率为0.74,甲、乙两根熔丝熔断相互独立,则至少有一根熔断的概率为( )
  A. 0.15×0.26=0.039
  B. 1-0.15×0.26=0.961
  C. 0.85×0.74=0.629
  D. 1-0.85×0.74=0.371
  5. 如图所示是一样本的频率分布直方图,则由图形中的数据,可以估计众数与中位数分别是( )
  [数据] [频率/组距][0.1][0.04][5 10 15 20]
  A. 12.5 12.5 B. 12.5 13
  C. 13 12.5 D. 13 13
  6. 最小二乘法的原理是( )
  A. 使得[i=1n [yi-(a+bxi)]]最小
  B. 使得[i=1n [yi-(a+bxi)2]]最小
  C. 使得[i=1n [yi2-(a+bxi)2]]最小
  D. 使得[i=1n [yi-(a+bxi)]2]最小
  7. 某单位为了了解用电量[y](度)与气温[x](℃)之间的关系,随机统计了某4天的用电量与当天气温,并制作了对照表:
  [气温[x](℃)&18&13&10&-1&用电量[y](度)&24&34&38&64&]
  由表中数据得线性回归方程[y=bx+a]中[b≈-2],预测当气温为-4℃时,用电量的度数约为( )
  A. 58 B. 66 C. 68 D. 70
  8. 从某项综合能力测试中抽取100人的成绩,统计如表,则这100人成绩的标准差为( )
  A. [3] B. [2105] C. 3 D. [85]
  9. 设[a∈]{1,2,3,4},[b∈]{2,4,8,12},则函数[f(x)=][x3+ax-b]在区间[1,2]上有零点的概率为( )
  A. [12] B. [58] C. [1116] D. [34]
  10. 签盒中有编号为1、2、3、4、5、6的6支签,从中任意取3支,设[X]为这3支签的号码之中最大的一个,则[X]的均值为( )
  A. 5 B. 5.25 C. 5.8 D. 4.6
  11. 某地区试行高考考试改革:在高三学年中举行5次统一测试,学生如果通过其中的2次测试即可获得足够学分升上大学继续学习,不用参加后面的测试,而每个学生最多也只能参加5次测试,假设某学生每次通过测试的概率都是[13],每次测试通过与否相互独立. 规定:若前4次都没有通过测试,则第5次不能参加测试,则该学生考上大学的概率为 .
  12. 某同学同时掷两颗骰子,得到点数分别为[a]、[b],则双曲线[x2a2-y2b2=1]的离心率[e>5]的概率是 .
  13. 温家宝总理在十二五规划中提到十二五期间,要保民生. 为落实温总理指示,某社区办事处调查了居民的身体素质情况,从本社区内随机抽查了50名居民进行百米测试,成绩全部介于13秒与19秒之间,将测试结果按如下方式分成六组:
   [频率/组距][秒][13 14 15 16 17 18 19][0.36
  0.34][0.18][0.06
  0.04
  0.02]
  如图是按上述分组方法得到的频率分布直方图. 设成绩小于17秒的居民人数占抽查人数的百分比为[x],成绩大于等于15秒且小于17秒的居民人数为[y],则从频率分布直方图中可以分析出[x]和[y]分别为 .
  14. 位于坐标原点的一个质点[P]按下述规则移动:质点每次移动一个单位;移动的方向为向上或向
  右,并且向上、向右移动的概率都是[12]. 质点[P]移动5次后位于点[(x,y),则x2+y2<25]的概率为 .
  15. 设随机变[X]只能取5、6、7、…、16这12个值,且取每一个值的概率均相等,则[P(X>8)]= . 若[P(X<x)=112],则[x]的范围是 .
  16. 甲箱的产品中有5个正品和3个次品,乙箱的产品中有4个正品和3个次品.
  (Ⅰ)从甲箱中任取2个产品,求这2个产品都是次品的概率;
  (Ⅱ)若从甲箱中任取2个产品放入乙箱中,然后再从乙箱中任取一个产品,求取出的这个产品是正品的概率.
  17. 甲、乙两位学生参加数学竞赛培训,在培训期间,他们参加的5项预赛成绩记录如下:
  (Ⅰ)用茎叶图表示这两组数据;
  (Ⅱ)从甲、乙两人的成绩中各随机抽取一个,求甲的成绩比乙高的概率;
  (Ⅲ)现要从中选派一人参加数学竞赛,从统计学的角度考虑,你认为选派哪位学生参加合适?说明理由.
  18. 甲乙两个学校高三年级分别为1100人、1000人,为了统计两个学校在地区二模考试的数学科目成绩,采用分层抽样抽取了105名学生的成绩,并作出了部分频率分布表如下:(规定考试成绩在[120,150]内为优秀)
  甲校:
  (Ⅰ)计算[x、y]的值,并分别估计两上学校数学成绩的优秀率;
  (Ⅱ)由以上统计数据填写下面2×2列联表,并判断是否有97.5%的把握认为两个学校的数学成绩有差异.
  19. 道路交通安全法中将饮酒后违法驾驶机动车的行为分成两个档次:“酒后驾车”和“醉酒驾车”,其检测标准是驾驶人员血液中的酒精含量[Q](简称血酒含量,单位是毫克/100毫升),当20≤[Q]<80时,为酒后驾车;当[Q]≥80时,为醉酒驾车. 某市公安局交通管理部门在某路段的一次拦查行动中,依法检查了200辆机动车驾驶员的血酒含量,其中查处酒后驾车的有6人,查处醉酒驾车的有2人,依据上述材料回答下列问题:
  (Ⅰ)分别写出违法驾车发生的频率和醉酒驾车占违法驾车总数的百分数;
  (Ⅱ)饮酒后违法驾驶机动车极易发生交通事故,假设酒后驾车和醉酒驾车发生交通事故的概率分别是0.1和0.25,且每位驾驶员是否发生交通事故是相互独立的. 依此计算被查处的8名驾驶员中至少有一人发生交通事故的概率. (精确到0.01)并针对你的计算结果对驾驶员发出一句话的倡议.
  20. 在一个盒子中,放有标号分别为1、2、3的三张卡片,现从这个盒子中,有放回地先后抽得两张卡片的标号分别为[x、y],设[O]为坐标原点,点[P]的坐标为[(x-2,x-y)],记[ξ=|OP|2].
  (Ⅰ)求随机变量[ξ]的最大值,并求事件“[ξ]取得最大值”的概率;
  (Ⅱ)求随机变量[ξ]的分布列和数学期望.
  21. 一袋中有[m(m∈N*)]个红球,3个黑球和2个白球,现从中任取2个球.
  (Ⅰ)当[m=4]时,求取出的2个球颜色相同的概率;
  (Ⅱ)如果取出的2个球颜色不相同的概率小于[23],求[m]的最小值.
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