知识讲解_高考总复习:二项分布与正态分布(基础)
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1、高考总复习:二项分布与正态分布编稿:孙永钊 审稿:张林娟【考纲要求】一、二项分布及其应用1、了解条件概率和两个事件相互独立的概念;2、理解n次独立重复试验的模型及二项分布;3、能解决一些简单的实际问题。二、正态分布利用实际问题的直方图,了解正态分布曲线的特点及曲线所表示的意义。【知识网络】随机变量二项分布正态分布离散型随机变量【考点梳理】考点一、条件概率1条件概率的定义设A、B为两个事件,且P(A)0,称P(B|A)=P(AB)/P(A)为在事件A发生的条件下,事件B发生的条件概率。要点诠释:条件概率不一定等于非条件概率。若A,B相互独立,则P(B|A)=P(B)。2条件概率的性质0P(B|A
2、)1;如果B、C是两个互斥事件,则P(BC|A)=P(B|A)+P(C|A)。考点二、独立重复试验及其概率公式1事件的相互独立性设A、B为两个事件,如果P(AB)=P(A)P(B),则称事件A与事件B相互独立。2.判断相互独立事件的方法(1)利用定义:事件A、B相互独立,则P(AB)=P(A)P(B);反之亦然。(2)利用性质:A与B相互独立,则与,与, 与也都相互独立.(3)具体模型有放回地摸球,每次摸球结果是相互独立的.当产品数量很大时,不放回抽样也可近似看作独立重复试验.要点诠释:要明确“至少有一个发生”“至多有一个发生”“恰有一个发生”“都发生”“都不发生”“不都发生”等词语的含义。已
3、知两个事件A、B,则A、B中至少有一个发生的事件为AB;A、B都发生的事件为AB;A、B都不发生的事件为;A、B恰有一个发生的事件为;A、B中至多有一个发生的事件为。3独立重复试验(1)独立重复试验在相同条件下重复做的n次试验称为n次独立重复试验,即若用表示第次试验结果,则(2)独立重复试验的概率公式如果事件A在一次试验中发生的概率为P,那么n次独立重复试验中,事件A恰好发生k次的概率为:。令得,在n次独立重复试验中,事件A没有发生的概率为令得,在n次独立重复试验中,事件A全部发生的概率为要点诠释:1独立重复试验,是在同样的条件下重复的,各次之间相互独立地进行的一种试验,在这种试验中,每一次的
4、试验结果只有两种,即某事件要么发生,要么不发生,并且任何一次试验中发生的概率都是一样的。2独立重复试验是相互独立事件的特例(概率公式也是如此),就像对立事件是互斥事件的特例一样,只要有“恰好”字样的独立重复试验的概率公式计算更简单,就像有“至少”或“至多”字样的题用对立事件的概率公式计算更简单一样。3n次独立重复试验常见实例:反复抛掷一枚均匀硬币已知产品率的抽样有放回的抽样射手射击目标命中率已知的若干次射击反复投篮考点三、二项分布在一次随机试验中,某事件可能发生也可能不发生,在n次独立重复试验中这个事件发生的次数是一个随机变量,如果在一次试验中某事件发生的概率是P,那么在n次独立重复试验中这个
5、事件恰好发生k次的概率是,于是得到随机变量的概率分布如下:01KNp由于恰好是二项展开式中的各项的值,所以称这样的随机变量服从二项分布,记作,其中n,p为参数,并记若,则,。要点诠释:二项分布是高中概率中最重要的概率分布模型,是近年高考非常重要的一个考点。二项分布概率模型的特点是“独立性”和“重复性”,事件的发生都是独立的、相互之间没有影响,事件又在相同的条件之下重复发生。但是在试题中,有的问题是局部的二项分布概率的模型问题,解题时要注意这种特殊情况。同时要记住二项分布概率模型的特点,在解题时把负号这种特点的概率问题归结到二项分布模型上面,直接根据二项分布概率模型公式解决。考点四、正态分布1.
6、正态曲线及性质(1)正态曲线的定义函数其中实数和(0)为参数,我们称的图象(如图)为正态分布密谋曲线,简称正态曲线。注:是正态分布的期望,是正态分布的标准。(2)正态曲线的性质:曲线位于x轴上方,与x轴不相交;曲线是单峰的,它关于直线x=对称;曲线在x=处达到峰值曲线与x轴之间的面积为1;当一定时,曲线随着的变化而沿x轴平移,如图甲所示;当一定时,曲线的形状由确定。越小,曲线越“瘦高”,表示总体的分布越集中;越大,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散,如图乙表示。2正态分布(1)正态分布的定义及表示如果对于任何实数a,b(ab),随机变量X满足P(aXb)=,则称X的分布为正态分布,记作。(2
7、)正态总体在三个特殊区间取值的概率值P(-X+)=0.6826;P(-2X+2)=0.9544;P(-3X+3)=0.9974.(3)3原则通常认为服从于正态分布的随机变量X只取(-3,+3)之间的值,并简称为3原则。正态总体几乎总取值于区间(-3,+3)之内,而在此区间以外取值的概率只有0.0026,通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生。要点诠释:正态曲线的对称性正态曲线的函数很显然,当0时,是偶函数,关于y轴对称;当0时,对称轴为x,所以正态曲线是一个轴对称图形,很多关于正态分布的概率问题,都是根据其对称性求解【典型例题】类型一、条件概率【例1】甲罐中有5个红球,2个白球和3个黑球,
8、乙罐中有4个红球,3个白球和3个黑球.先从甲罐中随机取出一球放入乙罐,分别以A1,A2和A3表示由甲罐取出的球是红球,白球和黑球的事件;再从乙罐中随机取出一球,以B表示由乙罐取出的球是红球的事件.则下列结论中正确的是(写出所有正确结论的编号).;事件B与事件A1相互独立;A1,A2,A3是两两互斥的事件;P(B)的值不能确定,因为它与A1,A2,A3中究竟哪一个发生有关.【思路点拨】根据事件互斥、事件相互独立的概念,条件概率及把事件B的概率转化为P(B)P(A1B)P(A2B)P(A3B)可辨析此题.【解析】显然A1,A2,A3是两两互斥的事件,有,而 ,且,由可以判定正确,而错误.答案:【总
9、结升华】本题考查相互独立事件,解题的关键是理解题设中的各个事件,且熟练掌握了相互独立事件的概率简洁公式,条件概率的求法,本题较复杂,正确理解事件的内蕴是解题的突破点。举一反三:【变式1】袋中有6个黄色、4个白色的乒乓球,作不放回抽样,每次任取一球,取2次,求第二次才取到黄色球的概率【答案】记“第一次取到白球”为事件A,“第二次取到黄球”为事件B,“第二次才取到黄球”为事件C,则.【变式2】甲乙两市位于长江下游,根据一百多年的记录知道,一年中雨天的比例,甲为20%,乙为18%,两市同时下雨的天数占12%. 求: 乙市下雨时甲市也下雨的概率; 甲乙两市至少一市下雨的概率. 【答案】记事件A=甲下雨
10、,事件B=乙下雨. 按题意有,.乙市下雨时甲市也下雨的概率为:. 甲乙两市至少一市下雨的概率为:.【例2】在6道题中有4道理科题和2道文科题如果不放回地依次抽取2道题,求: (1)第1次抽到理科题的概率; (2)第1次和第2次都抽到理科题的概率; (3)在第1次抽到理科题的条件下,第2次抽到理科题的概率【思路点拨】前两问利用古典概型解题步骤求解,第3问有不同方法:可以利用条件概率求解,也可以利用缩小样本空间的方法求解。【解析】设第1次抽到理科题为事件A,第2次抽到理科题为事件B,则第1次和第2次都抽到理科题为事件AB(1)从6道题中不放回地依次抽取2道的事件数为,根据分步乘法计数原理,得,于是
11、(2) (3) 法一:由(1)(2)可得,在第一次抽到理科题的情况下,第二次抽到理科题的概率为 法二:, 法三:在第1次抽到理科题的条件下,第2次抽到理科题相当于在3道理科题和2道文科题中抽到理科题的概率,.【总结升华】对于问题3,解法一是依据条件概率的定义去求;在实际应用中,解法二是一种重要的求条件概率的方法举一反三:【变式】已知:男人中有5%患色盲,女中有0.25%患色盲,从100个男人和100个女人中任选一个. (1)求此人患色盲的概率. (2)如果此人是色盲,求此人是男人的概率.【答案】(1)此人患色盲的概率;(2)事件A:从100个男人和100个女人中任选一人,此人患色盲;事件B:从
12、100个男人和100个女人中任选一人,此人是男人P(A)=故类型二、相互独立事件【例3】甲、乙两台机床相互没有影响地生产某种产品,甲机床产品的正品率是乙机床产品的正品率是0.95.()从甲机床生产的产品中任取3件,求其中恰有2件正品的概率(用数字作答);()从甲、乙两台机床生产的产品中各任取1件,求其中至少有1件正品的概率(用数字作答).【思路点拨】()由题意知甲、乙两台机床相互没有影响地生产某种产品,甲机床产品的正品率和乙机床产品的正品率是定值,得到本题是一个独立重复试验,根据独立重复试验的公式得到结果()则任取甲、乙两台机床的产品各1件,其中至少有1件正品包括三种结果,一是两个产品都是正品
13、,二是甲生产的是正品且乙生产的是次品,三是甲生产的是次品且乙生产的是正品,这三种结果是互斥的,根据公式得到结果。【答案】()任取甲机床的3件产品恰有2件正品的概率为:()法一:记“任取甲机床的1件产品是正品”为事件A,“任取乙机床的1件产品是正品”为事件B,则任取甲、乙两台机床的产品各1件,其中至少有1件正品的概率为:法二:运用对立事件的概率公式,所求的概率为:【解析】设三种产品各抽取一件,抽到合格产品的事件分别为A、B和C.(1)P(A)=0.90,P(B)=P(C)=0.95,.因为事件A,B,C相互独立,恰有一件不合格的概率为: (2)法一:至少有两件不合格的概率为:法二:三件产品都合格
14、的概率为P(ABC)=P(A)P(B)P(C)=0.900.952=0.812.由(1)知,恰有一件不合格的概率为0.176,所以至少有两件不合格的概率为1-(0.812+0.176)=0.012.【总结升华】本题考查相互独立事件概率的计算,运用数学知识解决问题的能力,计算一个事件的概率,首先我们要分析这个事件是分类的(分几类)还是分步的(分几步),然后再利用互斥事件加法和相互独立事件乘法公式求解。举一反三:【变式】甲、乙两人在罚球线投球命中的概率分别为与. ()甲、乙两人在罚球线各投球一次,求恰好命中一次的概率;()甲、乙两人在罚球线各投球二次,求这四次投球中至少一次命中的概率.【答案】()
15、恰好命中一次的概率:;()四次投球中至少一次命中的概率:.【例4】甲、乙两个篮球运动员互不影响地在同一位置投球,命中率分别为与,且乙投球2次均未命中的概率为()求乙投球的命中率;()求甲投球2次,至少命中1次的概率;()若甲、乙两人各投球2次,求两人共命中2次的概率【思路点拨】(1)由题意知乙投球两次均命中的概率为p,根据乙投球两次均为命中的概率值,又有乙两次投球是相互独立的,根据相互独立事件同时发生的概率写出关于p的方程,得到结果(2)甲投2次至少有1次命中的对立事件是甲投2次都不命中,甲投2次都不命中是一个相互独立事件同时发生的概率,根据对立事件的概率得到结果(3)甲乙两人各投2次,共命中
16、2次包括甲和乙各命中一次,甲命中两次乙没有命中,甲没有命中乙命中2次,这3种情况是互斥的,根据相互独立事件同时发生的概率和互斥事件的概率公式得到结果。【解析】 ()法一:设“甲投球一次命中”为事件A,“乙投球一次命中”为事件B由题意得解得或(舍去),所以乙投球的命中率为法二:设“甲投球一次命中”为事件A,“乙投球一次命中”为事件B由题意得,于是或(舍去),故所以乙投球的命中率为()法一:由题设和()知故甲投球2次至少命中1次的概率为法二:由题设和()知故甲投球2次至少命中1次的概率为()由题设和()知,甲、乙两人各投球2次,共命中2次有三种情况:甲、乙两人各中一次, 概率为:,甲中两次,乙两次
17、均不中, 概率为:,甲两次均不中,乙中2次,概率为:所以甲、乙两人各投两次,共命中2次的概率为 【总结升华】本题考查相互独立事件同时发生的概率,考查互斥事件的概率公式,是一个运算量比较大的题目,特别是第三问用到的数字比较多,容易出错。举一反三:【变式】某人对一目标进行射击,每次命中率都是0.25,若使至少命中1次的概率不小于0.75,至少应射击几次?解:设要使至少命中1次的概率不小于0.75,应射击次记事件“射击一次,击中目标”,则射击次相当于次独立重复试验,事件至少发生1次的概率为由题意,令,至少取5答:要使至少命中1次的概率不小于0.75,至少应射击5次类型三、独立重复试验及其概率公式【例
18、5高清视频离散型随机变量及其分步列、均值与方差例题2】一名学生每天骑自行车上学,从家到学校的途中有4个红灯,假设他在各路口遇到红灯的事件是相互独立的,并且概率都是,遇到红灯停留的时间都是2分钟。(1)求这名学生在途中到底三个路口时首次遇到红灯的概率;(2)求这名学生在途中因遇到红灯停留的的总时间的分布列与期望。【思路点拨】(1)由题意知在各路口是否遇到红灯是相互独立的,所以这名学生在第一和第二个路口没有遇到红灯,在第三个路口遇到红灯是相互独立事件同时发生的概率,根据公式得到结果(2)由题意知变量的可能取值,根据所给的条件可知本题符合独立重复试验,根据独立重复试验公式得到变量的分布列,算出期望【
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