离散型随机变量及其分布列
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【互动探究】 2.一个口袋中装有大小相同的 2 个白球和 3 个黑球. (1)采取放回抽样方式,从中摸出 2 个球,求 2 个球恰好颜 色不同的概率; (2)采取不放回抽样方式,从中摸出 2 个球,求摸得白球的 个数的分布列.
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解:(1)采取放回抽样方式,从中摸出 2 个球,2 球恰好颜 色不同,也就是说从 5 个球中摸出一球,若第一次摸到白球,
N∈N*),称随机变量 X 服从超几何分布,其分布列如下表:
X
0
1
…
m
P
C0MCnN--0M CnN
C1MCnN--1M CnN
…
CmMCnN--mM CnN
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(3)二项分布:
一般地,在 n 次独立重复试验中,设事件 A 发生的次数为
X,在每次试验中事件 A 发生的概率为 p,那么在 n 次独立重复
X
0
1
P
1-p
p
其中 0<p<1,称 X 服从两点分布,而称 p=P(X=1)为成功
概率.
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(2)超几何分布: 一般地,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,则随机事件 X=k 发生的概率为 P(X=k)=CkMCCnNNn--kM,
k=0,1,2,…,m(其中 m=min{M,n},且 n≤N,M≤N,n,M,
(1)设 A,B 为两个事件,若 P(AB)=_P_(_A_)_P_(_B_)__,则称事件
A 与事件 B 相互独立. (2)若事件 A 与事件 B 相互独立,则 A 与 B 、 A 与 B、-A 与
B 也都相互独立.
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4.离散型随机变量的分布列 一 般 地 , 若 离 散 型 随 机 变 量 X 可 能 取 的 不 同 值 为 x1 , x2,…,xi,…,xn,X取每一个值xi(i=1,2,…,n)的概率 P(X=xi)=pi,则表:
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所以 P(ξ=k)=Ck2190k1-1902-k(k=0,1,2). 所以变量 ξ 的分布列为:
ξ
0
1
2
P
1
18
81
100 100 100
E(ξ)=0×1100+1×11080+2×18010=1.8,
或 E(ξ)=np=2×190=1.8.
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解:(1)记“甲队以 3∶0,3∶1,3∶2 获胜”分别为事件 A1, A2,A3.由题意,各局比赛结果相互独立,
故 P(A1)=233=287, P(A2)=C232321-23×23=287, P(A3)=C242321-232×12=247. 所以甲队以 3∶0,3∶1,3∶2 获胜的概率分别是287,287,247.
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1.随机变量
(1)随着试验结果变化而变化的变量称为随机变量,常用字
母 X,Y,ξ,η…表示.
(2)所有取值可以一一列出的随机变量称为离散型随机变
量.
(3)随机变量可以取某一区间内的一切值,这样的变量就叫
做连续型随机变量.
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2.条件概率及其性质 (1)条件概率的定义: 设 A,B 为两个事件,且 P(A)>0,称 P(B|A)=PPAAB为事件
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P(X=2)=P(A4)=247, P(X=3)=1-P(X=0)-P(X=1)-P(X=2)=19. 故 X 的分布列为:
X
0
1
23
P
16
4
41
27 27 27 9
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考点 2 超几何分布的应用 例 2:2012 年春节前,有超过 20 万名广西、四川等省籍的 外来务工人员选择驾乘摩托车沿 321 国道长途跋涉返乡过年, 为防止摩托车驾驶人因长途疲劳驾驶,手脚僵硬影响驾驶操作 而引发交通事故,肇庆市公安交警部门在 321 国道沿线设立了 多个长途行驶摩托车驾乘人员休息站,让过往返乡过年的摩托 车驾驶人员有一个停车休息的场所.交警小李在某休息站连续 5 天对进站休息的驾驶人员每隔 50 辆摩托车就询问驾驶人员的 省籍一次,询问结果如图 9-5-1:
A 发生的条件下,事件 B 发生的概率.
(2)条件概率的求法: 求条件概率除了可借助定义中的公式,还可以借助古典概
型概率公式,即 P(B|A)=nnAAB.
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(3)条件概率的性质: ①条件概率具有一般概率的性质,即__0__≤P(B|A)≤___1_; ②若 B 和 C 是两个互斥事件,则 P(B∪C|A)=P(B|A)+ P(C|A). 3.事件的相互独立性
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(2)求该样本的平均数,并根据样本估计总体的思想,从 PM2.5 的年平均浓度考虑,判断该居民区的环境是否需要改 进?并说明理由;
(3)将频率视为概率,对于 2013 年的某 2 天,记这 2 天中 该居民区 PM2.5 的 24 小时平均浓度符合环境空气质量标准的 天数为ξ,求ξ的分布列及数学期望 E(ξ).
P(ξ=0)=CC2527=1201,P(ξ=1)=CC12C27 15=1201, P(ξ=2)=CC2227=211.
ξ的分布列为:
ξ
0
P
10 21
1
2
10
1
21 21
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【规律方法】在超几何分布中,只要知道N,M 和 n,就 可以根据公式,求出X 取不同值m 时的概率PX=m,从而列 出 X 的分布列.
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【互动探究】 1.(2013 年山东)甲、乙两支排球队进行比赛,约定先胜 3 局者获得比赛的胜利,比赛随即结束,除第五局甲队获胜的概
率是12外,其余每局比赛甲队获胜的概率都是23,假设各局比赛 结果相互独立.
(1)分别求甲队以 3∶0,3∶1,3∶2 获胜的概率; (2)若比赛结果为 3∶0 或 3∶1,则胜利方得 3 分,对方得 0 分;若比赛结果为 3∶2,则胜利方得 2 分,对方得 1 分.求乙 队得分 X 的分布列.
(2)从图中可知,被询问了省籍的驾驶人员是广西籍的有 5 +20+25+20+30=100(名),
四川籍的有 15+10+5+5+5=40(名). 设四川籍的驾驶人员应抽取 x 名,依题意,得 1500=4x0,解得 x=2,即四川籍的应抽取 2 名.
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(3)ξ的所有可能取值为 0,1,2.
则第二次摸到黑球;若第一次摸到黑球,则第二次摸到白球.
因此它的概率是:p=25×35+35×25=1225.
(2)设摸得白球的个数为 ξ,则 ξ=0,1,2.
P(ξ=0)=CC2325=130,P(ξ=1)=CC12·C25 13=35, P(ξ=2)=CC2225=110.
ξ 的分布列为:
ξ 012
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图 9-5-1 (1)问交警小李对进站休息的驾驶人员的省籍询问采用的 是什么抽样方法?
(2)用分层抽样的方法对被询问了省籍的驾驶人员进行抽 样,若广西籍的有 5 名,则四川籍的应抽取几名?
(3)在上述抽出的驾驶人员中任取 2 名,求抽取的 2 名驾驶 人员中四川籍人数ξ的分布列.
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解:(1)交警小李对进站休息的驾驶人员的省籍询问采用的 是系统抽样方法.
第5讲 离散型随机变量及其分布列
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1.理解取有限个值的离散型随机变量及其分布列的概念, 了解分布列对于刻画随机现象的重要性.
2.理解超几何分布及其导出过程,并能进行简单的应用. 3.了解条件概率和两个事件相互独立的概念,能理解 n 次 独立重复实验的模型及二项分布,并能解决一些简单的实际队以 3∶2 获胜”为事件 A4,由题意,各局比赛 结果相互独立,所以
P(A4)=C241-232232×1-12=247.
由题意,随机变量X 的所有可能的取值为0,1,2,3,,根据事 件的互斥性,得
P(X=0)=P(A1+A2)=P(A1)+P(A2)=1267, P(X=1)=P(A3)=247,
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解:(1)众数约为 22.5,中位数约为 37.5. (2)去年该居民区 PM2.5 年平均浓度为 7.5×0.1 +22.5×0.3 +37.5×0.2 +52.5×0.2 +67.5×0.1 + 82.5×0.1=40.5(微克/立方米). 因为40.5>35,所以2013 年该居民区PM2.5 年平均浓度不 符合环境空气质量标准, 故该居民区的环境需要改进. (3)记事件 A 表示“一天 PM2.5 的 24 小时平均浓度符合环 境空气质量标准”,则由表,得 P(A)=404-0 4=190. 随机变量 ξ 的可能取值为 0,1,2,且 ξ~B2,190.
A.34
B.58
C.156
D.352
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4.某一射手射击所得的环数ξ的分布列如下:
ξ
6
7 8 9 10
P 0.1 0.2 0.25 x 0.15
此射手“射击一次命中环数不小于 8 环”的概率为0._7_____.
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考点 1 离散型随机变量的分布列 例 1:(2014 年广东珠海二模)已知甲、乙两名乒乓球运动 员进行比赛,根据二人以往比赛资料统计,在一局比赛中,甲 获胜的概率为35,乙获胜的概率为25,且各局比赛互不影响.现在
X
x1 x2 … xi … xn
P
p1 p2 … pi … pn
称为离散型随机变量 X 的概率分布列,简称为 X 的分布列.
有时为了表达简单,也用等式P(X=xi)=pi,i=1,2,…,n表 示 X 的分布列.
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5.离散型随机变量分布列的性质 (1)pi≥0(i=1,2,…,n).(2)p1+p2+…+pn=1. 6.常见的离散型随机变量的分布列 (1)两点分布: 如果随机变量 X 的分布列为:
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1.下列四个表格中,可以作为离散型随机变量分布列的一 个是( C )
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2.设随机变量 ξ 的分布列为 P(ξ=i)=a13i,i=1,2,3,则 a 的值为( D )
A.1
B.193
C.1113
D.2173
3.某篮球运动员在三分线投球的命中率是12,他投球 5 次, 恰好投进 3 个球的概率为( C )
P
3 10
3 5
1 10
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考点 3 二项分布的应用 例 3:(2014 年上海金山一模)2012 年 3 月 2 日,国家环保 部发布了新修订的《环境空气质量标准》.其中规定:居民区中 的 PM2.5 年平均浓度不得超过 35 微克/立方米,PM2.5 的 24 小 时平均浓度不得超过 75 微克/立方米.某城市环保部门随机抽取 了一居民区 2013 年 40 天的 PM2.5 的 24 小时平均浓度的监测 数据,数据统计如下:
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则 ξ 的分布列为:
ξ
0
1
2
P
8
36 54
125 125 125
方法二:由题意知,ξ~B3,35,
则 P(ξ=k)=Ck335k·253-k(k=0,1,2,3). 则 ξ 的分布列为:
ξ
0
1
2
P
8
36
54
125
125 125
3 27 125
3 27 125
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【规律方法】离散型随机变量的分布列的求法: ①写出X 的所有可能取值注意准确理解X 的含义,以免失 误; ②利用概率知识古典概型或相互独立事件的概率求出 X 取各值的概率; ③列表并检验,写出分布列.
试验中,事件 A 恰好发生 k 次的概率为 P(X=k)=Cknpk(1-p)n-k
(k=0,1,2,…,n).此时称随机变量 X 服从二项分布.记作 X~B(n,
p),并称 p 为成功概率.其分布列如下表:
X
0
1
…
k
…
n
P Cn0p0(1-p)n Cn1p1(1-p)n-1 … Cknpk(1-p)n-k … Cnnpn(1-p)0
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组别 PM2.5(微克/立方米) 频数 频率
第一组
(0,15]
4 0.1
第二组
(15,30]
12 0.3
第三组
(30,45]
8 0.2
第四组
(45,60]
8 0.2
第五组
(60,75]
4 0.1
第六组
(75,90)
4 0.1
(1)请你根据上表的数据统计估计该样本的众数和中位数
(不必写出计算过程);
甲、乙二人准备进行三局比赛. (1)求在三局比赛中甲胜前两局、乙胜第三局的概率; (2)用ξ表示三局比赛中甲获胜的局数,求ξ的分布列.
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解:(1)设事件 A 表示“在三局比赛中甲胜前两局、乙胜第 三局”,则 P(A)=35×35×25=11285.
(2)方法一:由题意知,ξ 的可能取值为 0,1,2,3. P(ξ=0)=C03×25×25×25=1825, P(ξ=1)=C13×35×25×25=13265, P(ξ=2)=C23×35×35×25=15245, P(ξ=3)=C33×35×35×35=12275.
【互动探究】 2.一个口袋中装有大小相同的 2 个白球和 3 个黑球. (1)采取放回抽样方式,从中摸出 2 个球,求 2 个球恰好颜 色不同的概率; (2)采取不放回抽样方式,从中摸出 2 个球,求摸得白球的 个数的分布列.
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解:(1)采取放回抽样方式,从中摸出 2 个球,2 球恰好颜 色不同,也就是说从 5 个球中摸出一球,若第一次摸到白球,
N∈N*),称随机变量 X 服从超几何分布,其分布列如下表:
X
0
1
…
m
P
C0MCnN--0M CnN
C1MCnN--1M CnN
…
CmMCnN--mM CnN
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(3)二项分布:
一般地,在 n 次独立重复试验中,设事件 A 发生的次数为
X,在每次试验中事件 A 发生的概率为 p,那么在 n 次独立重复
X
0
1
P
1-p
p
其中 0<p<1,称 X 服从两点分布,而称 p=P(X=1)为成功
概率.
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(2)超几何分布: 一般地,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,则随机事件 X=k 发生的概率为 P(X=k)=CkMCCnNNn--kM,
k=0,1,2,…,m(其中 m=min{M,n},且 n≤N,M≤N,n,M,
(1)设 A,B 为两个事件,若 P(AB)=_P_(_A_)_P_(_B_)__,则称事件
A 与事件 B 相互独立. (2)若事件 A 与事件 B 相互独立,则 A 与 B 、 A 与 B、-A 与
B 也都相互独立.
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4.离散型随机变量的分布列 一 般 地 , 若 离 散 型 随 机 变 量 X 可 能 取 的 不 同 值 为 x1 , x2,…,xi,…,xn,X取每一个值xi(i=1,2,…,n)的概率 P(X=xi)=pi,则表:
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所以 P(ξ=k)=Ck2190k1-1902-k(k=0,1,2). 所以变量 ξ 的分布列为:
ξ
0
1
2
P
1
18
81
100 100 100
E(ξ)=0×1100+1×11080+2×18010=1.8,
或 E(ξ)=np=2×190=1.8.
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解:(1)记“甲队以 3∶0,3∶1,3∶2 获胜”分别为事件 A1, A2,A3.由题意,各局比赛结果相互独立,
故 P(A1)=233=287, P(A2)=C232321-23×23=287, P(A3)=C242321-232×12=247. 所以甲队以 3∶0,3∶1,3∶2 获胜的概率分别是287,287,247.
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1.随机变量
(1)随着试验结果变化而变化的变量称为随机变量,常用字
母 X,Y,ξ,η…表示.
(2)所有取值可以一一列出的随机变量称为离散型随机变
量.
(3)随机变量可以取某一区间内的一切值,这样的变量就叫
做连续型随机变量.
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2.条件概率及其性质 (1)条件概率的定义: 设 A,B 为两个事件,且 P(A)>0,称 P(B|A)=PPAAB为事件
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P(X=2)=P(A4)=247, P(X=3)=1-P(X=0)-P(X=1)-P(X=2)=19. 故 X 的分布列为:
X
0
1
23
P
16
4
41
27 27 27 9
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考点 2 超几何分布的应用 例 2:2012 年春节前,有超过 20 万名广西、四川等省籍的 外来务工人员选择驾乘摩托车沿 321 国道长途跋涉返乡过年, 为防止摩托车驾驶人因长途疲劳驾驶,手脚僵硬影响驾驶操作 而引发交通事故,肇庆市公安交警部门在 321 国道沿线设立了 多个长途行驶摩托车驾乘人员休息站,让过往返乡过年的摩托 车驾驶人员有一个停车休息的场所.交警小李在某休息站连续 5 天对进站休息的驾驶人员每隔 50 辆摩托车就询问驾驶人员的 省籍一次,询问结果如图 9-5-1:
A 发生的条件下,事件 B 发生的概率.
(2)条件概率的求法: 求条件概率除了可借助定义中的公式,还可以借助古典概
型概率公式,即 P(B|A)=nnAAB.
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(3)条件概率的性质: ①条件概率具有一般概率的性质,即__0__≤P(B|A)≤___1_; ②若 B 和 C 是两个互斥事件,则 P(B∪C|A)=P(B|A)+ P(C|A). 3.事件的相互独立性
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(2)求该样本的平均数,并根据样本估计总体的思想,从 PM2.5 的年平均浓度考虑,判断该居民区的环境是否需要改 进?并说明理由;
(3)将频率视为概率,对于 2013 年的某 2 天,记这 2 天中 该居民区 PM2.5 的 24 小时平均浓度符合环境空气质量标准的 天数为ξ,求ξ的分布列及数学期望 E(ξ).
P(ξ=0)=CC2527=1201,P(ξ=1)=CC12C27 15=1201, P(ξ=2)=CC2227=211.
ξ的分布列为:
ξ
0
P
10 21
1
2
10
1
21 21
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【规律方法】在超几何分布中,只要知道N,M 和 n,就 可以根据公式,求出X 取不同值m 时的概率PX=m,从而列 出 X 的分布列.
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【互动探究】 1.(2013 年山东)甲、乙两支排球队进行比赛,约定先胜 3 局者获得比赛的胜利,比赛随即结束,除第五局甲队获胜的概
率是12外,其余每局比赛甲队获胜的概率都是23,假设各局比赛 结果相互独立.
(1)分别求甲队以 3∶0,3∶1,3∶2 获胜的概率; (2)若比赛结果为 3∶0 或 3∶1,则胜利方得 3 分,对方得 0 分;若比赛结果为 3∶2,则胜利方得 2 分,对方得 1 分.求乙 队得分 X 的分布列.
(2)从图中可知,被询问了省籍的驾驶人员是广西籍的有 5 +20+25+20+30=100(名),
四川籍的有 15+10+5+5+5=40(名). 设四川籍的驾驶人员应抽取 x 名,依题意,得 1500=4x0,解得 x=2,即四川籍的应抽取 2 名.
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(3)ξ的所有可能取值为 0,1,2.
则第二次摸到黑球;若第一次摸到黑球,则第二次摸到白球.
因此它的概率是:p=25×35+35×25=1225.
(2)设摸得白球的个数为 ξ,则 ξ=0,1,2.
P(ξ=0)=CC2325=130,P(ξ=1)=CC12·C25 13=35, P(ξ=2)=CC2225=110.
ξ 的分布列为:
ξ 012
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图 9-5-1 (1)问交警小李对进站休息的驾驶人员的省籍询问采用的 是什么抽样方法?
(2)用分层抽样的方法对被询问了省籍的驾驶人员进行抽 样,若广西籍的有 5 名,则四川籍的应抽取几名?
(3)在上述抽出的驾驶人员中任取 2 名,求抽取的 2 名驾驶 人员中四川籍人数ξ的分布列.
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解:(1)交警小李对进站休息的驾驶人员的省籍询问采用的 是系统抽样方法.
第5讲 离散型随机变量及其分布列
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1.理解取有限个值的离散型随机变量及其分布列的概念, 了解分布列对于刻画随机现象的重要性.
2.理解超几何分布及其导出过程,并能进行简单的应用. 3.了解条件概率和两个事件相互独立的概念,能理解 n 次 独立重复实验的模型及二项分布,并能解决一些简单的实际队以 3∶2 获胜”为事件 A4,由题意,各局比赛 结果相互独立,所以
P(A4)=C241-232232×1-12=247.
由题意,随机变量X 的所有可能的取值为0,1,2,3,,根据事 件的互斥性,得
P(X=0)=P(A1+A2)=P(A1)+P(A2)=1267, P(X=1)=P(A3)=247,
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解:(1)众数约为 22.5,中位数约为 37.5. (2)去年该居民区 PM2.5 年平均浓度为 7.5×0.1 +22.5×0.3 +37.5×0.2 +52.5×0.2 +67.5×0.1 + 82.5×0.1=40.5(微克/立方米). 因为40.5>35,所以2013 年该居民区PM2.5 年平均浓度不 符合环境空气质量标准, 故该居民区的环境需要改进. (3)记事件 A 表示“一天 PM2.5 的 24 小时平均浓度符合环 境空气质量标准”,则由表,得 P(A)=404-0 4=190. 随机变量 ξ 的可能取值为 0,1,2,且 ξ~B2,190.
A.34
B.58
C.156
D.352
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4.某一射手射击所得的环数ξ的分布列如下:
ξ
6
7 8 9 10
P 0.1 0.2 0.25 x 0.15
此射手“射击一次命中环数不小于 8 环”的概率为0._7_____.
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考点 1 离散型随机变量的分布列 例 1:(2014 年广东珠海二模)已知甲、乙两名乒乓球运动 员进行比赛,根据二人以往比赛资料统计,在一局比赛中,甲 获胜的概率为35,乙获胜的概率为25,且各局比赛互不影响.现在
X
x1 x2 … xi … xn
P
p1 p2 … pi … pn
称为离散型随机变量 X 的概率分布列,简称为 X 的分布列.
有时为了表达简单,也用等式P(X=xi)=pi,i=1,2,…,n表 示 X 的分布列.
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5.离散型随机变量分布列的性质 (1)pi≥0(i=1,2,…,n).(2)p1+p2+…+pn=1. 6.常见的离散型随机变量的分布列 (1)两点分布: 如果随机变量 X 的分布列为:
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1.下列四个表格中,可以作为离散型随机变量分布列的一 个是( C )
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2.设随机变量 ξ 的分布列为 P(ξ=i)=a13i,i=1,2,3,则 a 的值为( D )
A.1
B.193
C.1113
D.2173
3.某篮球运动员在三分线投球的命中率是12,他投球 5 次, 恰好投进 3 个球的概率为( C )
P
3 10
3 5
1 10
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考点 3 二项分布的应用 例 3:(2014 年上海金山一模)2012 年 3 月 2 日,国家环保 部发布了新修订的《环境空气质量标准》.其中规定:居民区中 的 PM2.5 年平均浓度不得超过 35 微克/立方米,PM2.5 的 24 小 时平均浓度不得超过 75 微克/立方米.某城市环保部门随机抽取 了一居民区 2013 年 40 天的 PM2.5 的 24 小时平均浓度的监测 数据,数据统计如下:
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则 ξ 的分布列为:
ξ
0
1
2
P
8
36 54
125 125 125
方法二:由题意知,ξ~B3,35,
则 P(ξ=k)=Ck335k·253-k(k=0,1,2,3). 则 ξ 的分布列为:
ξ
0
1
2
P
8
36
54
125
125 125
3 27 125
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【规律方法】离散型随机变量的分布列的求法: ①写出X 的所有可能取值注意准确理解X 的含义,以免失 误; ②利用概率知识古典概型或相互独立事件的概率求出 X 取各值的概率; ③列表并检验,写出分布列.
试验中,事件 A 恰好发生 k 次的概率为 P(X=k)=Cknpk(1-p)n-k
(k=0,1,2,…,n).此时称随机变量 X 服从二项分布.记作 X~B(n,
p),并称 p 为成功概率.其分布列如下表:
X
0
1
…
k
…
n
P Cn0p0(1-p)n Cn1p1(1-p)n-1 … Cknpk(1-p)n-k … Cnnpn(1-p)0
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组别 PM2.5(微克/立方米) 频数 频率
第一组
(0,15]
4 0.1
第二组
(15,30]
12 0.3
第三组
(30,45]
8 0.2
第四组
(45,60]
8 0.2
第五组
(60,75]
4 0.1
第六组
(75,90)
4 0.1
(1)请你根据上表的数据统计估计该样本的众数和中位数
(不必写出计算过程);
甲、乙二人准备进行三局比赛. (1)求在三局比赛中甲胜前两局、乙胜第三局的概率; (2)用ξ表示三局比赛中甲获胜的局数,求ξ的分布列.
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解:(1)设事件 A 表示“在三局比赛中甲胜前两局、乙胜第 三局”,则 P(A)=35×35×25=11285.
(2)方法一:由题意知,ξ 的可能取值为 0,1,2,3. P(ξ=0)=C03×25×25×25=1825, P(ξ=1)=C13×35×25×25=13265, P(ξ=2)=C23×35×35×25=15245, P(ξ=3)=C33×35×35×35=12275.