备战2024年高考数学大一轮老教材人教A版理第十二章 培优课概率、统计与其他知识的交汇问题

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(1)若每名队员获得冠、亚军的可能性相同,则比赛结束后,冠、亚军恰 好来自不同校区的概率是多少?
比赛结束后,冠、亚军恰好来自不同校区的概率 P=C13C14+CC14C21215+C13C15 =6467.
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(2)已知第10轮小李对抗小王,设每局比赛小李取胜的概率均为p(0<p<1). ①记小李以3∶1取胜的概率为f(p).若当p=p0时,f(p)取最大值,求p0 的值;
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②若以①中p0的值作为p的值,这轮比赛小李所得积分为X,求X的分布 列及均值.
则优等品质量差在(μ-σ,μ+σ),即(60,80)内, 一等品质量差在(μ+σ,μ+2σ),即(80,90)内, ∴正品质量差在(60,80)和(80,90),即(60,90)内,
∴该企业生产的产品为正品的概率 P=P(60<X<90)=P(60<X<70)+P(70<X<90)≈ 12×(0.682 7+0.954 5)=0.818 6.
(2) 假 如 企 业 包 装 时 要 求 把 2 件 优 等 品 和 n(n≥2,n∈N*)件一等品装在同一个箱子中, 质检员从某箱子中摸出两件产品进行检验, 若抽取到的两件产品等级相同,则该箱产品 记为A,否则该箱产品记为B. ①试用含n的代数式表示某箱产品抽检被记 为B的概率p;
从(n+2)件正品中任选 2 件,有 C2n+2种选 法,其中等级相同的有 C2n+C22种选法,
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的员工继
续选择“球类”,其余的选择“田径”;在前一天选择“田径”的员工
中,次日会有
1 2
的员工继续选择“田径”,其余的选择“球类”.用频率
估计概率,记某员工第n天选择“球类”的概率为Pn.
①计算P1,P2,并求Pn;
由题意知,P1=34,P2=13P1+12(1-P1)=12-16P1=12-16×34=38, 当 n≥2 时,Pn=13Pn-1+12(1-Pn-1)=12-16Pn-1, 所以 Pn-37=-16Pn-1-73,
跟踪训练1 (2022·太原模拟)足球运动是深受人们喜爱的一项体育运动,
其中守门员扑点球和传球是足球训练中的两个重要训练项目.
(1)假设发点球时,球员等可能地选择左、中、右三个方向射门,守门员
等可能地选择左、中、右三个方向扑点球,且守门员方向判断正确时,

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的可能将球扑出球门外.在一次点球战中,求守门员在前三次点球中,
所以X的分布列为
X 5 6 7 8 9 10
P
1 32
5 32
55 16 16
5 32
1 32
则 E(X)=5×312+6×352+7×156+8×156+9×352+10×312=23420=125.
(2)设李明在这5天的“四人赛”活动(每天两局)中,恰有3天每天得分不 低于3分的概率为f(p).求当p为何值时,f(p)取得最大值.
优等品与一等品统称为正品,其余范围内的产品作为废品处理.现从该企 业生产的正品中随机抽取1 000件,测得产品质量差的样本数据统计如图 所示: (1)取样本数据的方差s2的近似值为100,用样 本平均数 x 作为μ的近似值,用样本标准差s作 为σ的估计值,记质量差X~N(μ,σ2),求该 企业生产的产品为正品的概率P(同一组中的 数据用该组区间的中点值代表);
=24403(1+2p)2(1-p)(4-10p), 所以当 p∈0,25时,f′(p)>0,f(p)在0,25上单调递增;
当 p∈25,1时,f′(p)<0,f(p)在25,1上单调递减, 所以当 p=25时,f(p)取得最大值.
课时精练
1.(2023·齐齐哈尔模拟)为落实立德树人的根本任务,坚持“五育”并举, 全面推进素质教育,某校举行了乒乓球比赛,其中参加男子乒乓球决赛 阶段比赛的12名队员来自3个不同校区,三个校区的队员人数分别是 3,4,5.本次决赛的比赛赛制采取单循环方式,即每名队员进行11场比赛 (每场比赛都采取5局3胜制),根据积分选出最后的冠军.积分规则如下: 比赛中以3∶0或3∶1取胜的队员积3分,失败的队员积0分;以3∶2取胜 的队员积2分,失败的队员积1分.
把球扑出球门外的个数X的分布列和均值;
每个点球能被守门员扑出球门外的概率 P=3×13×13×13=19, 由题意可知,X~B3,19, P(X=0)=C03×893=571229, P(X=1)=C13×191×892=179229=26443, P(X=2)=C23×192×891=72249=2843, P(X=3)=C33×193=7129,
由题意估计从该企业生产的正品中随机抽取1 000件的平均数 x =0.010×10×46+2 56+0.020×10×56+2 66+0.045×10×66+2 76+ 0.020×10×76+2 86+0.005×10×86+2 96=70, ∴μ≈ x =70, 又样本方差 s2≈100,∴σ≈ s2=10, ∴X~N(70,102),
由题意知“每天得分不低于
3
分”的概率为
p
+(
1-
p
)
×
13 =
1 3

23p(0<p<1), 所以 5 天中恰有 3 天每天得分不低于 3 分的概率 f(p)=C5313+23p31-13-23p2
=24403(1+2p)3·(1-p)2,f′(p)=24403[6(1+2p)2(1-p)2-2(1+2p)3(1-p)]
则X的分布列为
X0123
P
512 64 8 1 729 243 243 729
E(X)=3×19=13.
(2)某次传球训练中,教练员让甲、乙、丙、丁4名球员进行传接球训练, 从甲开始传球,甲等可能地传给另外3人中的1人,接球者再等可能地传 给另外3人中的1人,如此一直进行.假设每个球都能被接住,记第n次传 球后球又回到甲脚下的概率为Pn.求证:数列 Pn-14为等比数列,并求Pn.
例2 (2023·岳阳模拟)中国国家统计局2021年9月30日发布数据显示, 2021年9月中国制造业采购经理指数(PMI)为49.8%,反映出中国制造业扩 张步伐有所加快.以新能源汽车、机器人、增材制造、医疗设备、高铁、 电力装备、船舶、无人机等为代表的高端制造业突飞猛进,进一步体现 了中国制造业当前的跨越式发展.已知某精密制造企业根据长期检测结果, 得到生产的产品的 质量差服从正态分布N(μ,σ2),并把质量差在(μ-σ,μ +σ)内的产品称为优等品,质量差在(μ+σ,μ+2σ)内的产品称为一等品,
又因为 P1-37=34-37=298, 所以Pn-37是以298为首项,以-16为公比的等比数列, 所以 Pn-37=298×-16n-1,
即 Pn=37+298×-16n-1.
②该公司共有员工1 400人,经过足够多天后,试估计该公司接下来每 天各有多少员工参加“球类”和“田径”运动?
由①知,当 n 足够大时,选择“球类”的概率近似于37,
由题意,一箱产品抽检被记为B的概率为 p(0<p<1),则5箱产品恰有3箱被记为B的概率为 f(p)=C35p3(1-p)2=10p3(1-2p+p2) =10(p3-2p4+p5), ∴f′(p)=10(3p2-8p3+5p4)=10p2(3-8p+5p2) =10p2(p-1)(5p-3), ∴当 p∈0,35时,f′(p)>0,函数 f(p)单调递增; 当 p∈35,1时,f′(p)<0,函数 f(p)单调递减,
由已知得,第(n-1)次传球后球又回到甲脚下的概率为Pn-1, ∴当 n≥2 时,Pn=(1-Pn-1)·13, ∴Pn-14=-13Pn-1-14, ∴Pn-14是首项为 P1-14=-14,公比为-13的等比数列, ∴Pn-14=-14×-13n-1, ∴Pn=14-14×-13n-1.
题型二 概率、统计与导数的综合问题
假设用ξ表示一天中选择“球类”的人数,

ξ~B1
400,37,
所以 E(ξ)=1 400×37=600,
即选择“球类”的人数的均值为600,
所以选择“田径”的人数的均值为800.
即经过足够多天后,估计该公司接.
思维升华
高考有时将概率、统计等问题与数列交汇在一起进行考查, 此类问题常常以概率、统计为命题情景,同时考查等差数列、 等比数列的判定及其前n项和,解题时要准确把握题中所涉 及的事件,明确其所属的事件类型.
∴某箱产品抽检被记为 B 的概率 p=1-CC2n+2n+C2 22=1-nn22+-3nn++22=n2+43nn+2.
②设抽检5箱产品恰有3箱被记为B的概率为 f(p),求当n为何值时,f(p)取得最大值,并求 出最大值. 参考数据:若随机变量ξ服从正态分布N(μ,σ2), 则P(μ-σ<ξ≤μ+σ)≈0.682 7,P(μ-2σ<ξ≤μ +2σ)≈0.954 5,P(μ-3σ<ξ≤μ+3σ)≈0.997 3.
设事件E为“该员工前四天恰好能集齐这4枚纪念币”, 由题意知,基本事件总数N=4×4=16, 事件E包含的基本事件的个数n=2×1=2, 所以该员工前四天恰好能集齐这四枚纪念币的概率 P(E)=126=18.
(2)通过抽样调查发现,活动首日有
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的员工选择“球类”,其余的员工
选择“田径”;在前一天选择“球类“的员工中,次日会有
X的所有可能取值为5,6,7,8,9,10, P(X=5)=125=312,
P(X=6)=C15×121×124=352, P(X=7)=C25×122×123=1302=156, P(X=8)=C35×123×122=1302=156, P(X=9)=C45×124×121=352, P(X=10)=C55×125=312.
例1 “每天锻炼一小时,健康工作五十年,幸福生活一辈子”.某公司 组织全员每天进行体育锻炼,订制了主题为“百年风云”的系列纪念币 奖励员工,该系列纪念币有A1,A2,A3,A4四种.每个员工每天自主选择 “球类”和“田径”中的一项进行锻炼.锻炼结束后员工将随机等可能地 获得一枚纪念币. (1)某员工活动前两天获得A1,A4,则前四天恰好能集齐“百年风云”系 列纪念币的概率是多少?
第十二章 概率、随机变量及其分布
§12.6 概率、统计与 其他知识的交 汇问题[培优课]
有关概率、统计与其他知识相交汇的考题,能体现“返璞归真,支持课改;突破定 势,考查真功”的命题理念,是每年高考的必考内容.近几年将概率、统计问题与数列、 函数、导数结合,成为创新问题.
题型一 概率、统计与数列的综合问题
跟踪训练2 (2023·江门模拟)学习强国中有两项竞赛答题活动,一项为 “双人对战”,另一项为“四人赛”.活动规则如下:一天内参加“双 人对战”活动,仅首局比赛可获得积分,获胜得2分,失败得1分;一天 内参加“四人赛”活动,仅前两局比赛可获得积分,首局获胜得3分, 次局获胜得2分,失败均得1分.已知李明参加“双人对战”活动时,每 局比赛获胜的概率为12;参加“四人赛”活动(每天两局)时,第一局和第 二局比赛获胜的概率分别为p,13 .李明周一到周五每天都参加了“双人对 战”活动和“四人赛”活动(每天两局),各局比赛互不影响. (1)求李明这5天参加“双人对战”活动的总得分X的分布列和均值;
∴当 p=35时,f(p)取得最大值 f 35=C35×353×1-352=261265,
此时,p=n2+43nn+2=35,解得 n=3 或 n=23(舍). ∴当 n=3 时,5 箱产品恰有 3 箱被记为 B 的概率最大,最大值为261265.
思维升华
在概率与统计的问题中,决策的工具是样本的数字特征或有 关概率.决策方案的最佳选择是将概率最大(最小)或均值最大 (最小)的方案作为最佳方案,这往往借助于函数、不等式或 数列的有关性质去实现.
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由题可知f(p)=Cp2(1-p)·p=3p3(1-p), f′(p)=3[3p2(1-p)+p3×(-1)]=3p2(3-4p), 令 f′(p)=0,得 p=34或 p=0(舍去), 当 p∈0,34时,f′(p)>0,f(p)在0,34上单调递增, 当 p∈34,1时,f′(p)<0,f(p)在34,1上单调递减, 所以 p0=34.
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