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2022年高考數(shù)學(xué)專題復(fù)習(xí)導(dǎo)練測 第十二章 高考專題突破六 高考中的概率與統(tǒng)計問題 理 新人教A版

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1、2022年高考數(shù)學(xué)專題復(fù)習(xí)導(dǎo)練測 第十二章 高考專題突破六 高考中的概率與統(tǒng)計問題 理 新人教A版 1.春節(jié)前夕,質(zhì)檢部門檢查一箱裝有2 500件包裝食品的質(zhì)量,抽查總量的2%,在這個問題中,下列說法正確的是(  ) A.總體是指這箱2 500件包裝食品 B.個體是一件包裝食品 C.樣本是按2%抽取的50件包裝食品 D.樣本容量是50 答案 D 解析 總體、個體、樣本的考查對象是同一事,不同的是考查的范圍不同,在本題中,總體、個體是指食品的質(zhì)量,而樣本容量是樣本中個體的包含個數(shù).故答案為D. 2.已知隨機(jī)變量ξ服從正態(tài)分布N(2,σ2),且P(ξ<4)=0.8,則P(0<ξ<2

2、)等于(  ) A.0.6 B.0.4 C.0.3 D.0.2 答案 C 解析 ∵P(ξ<4)=0.8, ∴P(ξ>4)=0.2, 由題意知圖象的對稱軸為直線x=2, P(ξ<0)=P(ξ>4)=0.2, ∴P(0<ξ<4)=1-P(ξ<0)-P(ξ>4)=0.6. ∴P(0<ξ<2)=P(0<ξ<4)=0.3. 3.為了從甲、乙兩名運(yùn)動員中選拔一人參加某次運(yùn)動會跳水項(xiàng)目,對甲、乙兩名運(yùn)動員進(jìn)行培訓(xùn),現(xiàn)分別從他們在培訓(xùn)期間參加的若干次預(yù)賽成績中隨機(jī)抽取6次,得到莖葉圖如圖所示.從平均成績及發(fā)揮穩(wěn)定性的角度考慮,你認(rèn)為選派________(填甲或乙)運(yùn)動員合適. 答案 

3、甲 解析 根據(jù)莖葉圖, 可得甲=×(78+79+81+84+93+95)=85, 乙=×(75+80+83+85+92+95)=85. s=×[(78-85)2+(79-85)2+(81-85)2+(84-85)2+(93-85)2+(95-85)2]=, s=×[(75-85)2+(80-85)2+(83-85)2+(85-85)2+(92-85)2+(95-85)2]=. 因?yàn)榧祝揭?,s

4、,然后每串彩燈以4秒為間隔閃亮,那么這兩串彩燈同時通電后,它們第一次閃亮的時刻相差不超過2秒的概率是(  ) A. B. C. D. 答案 C 解析 設(shè)在通電后的4秒鐘內(nèi),甲串彩燈、乙串彩燈第一次亮的時刻為x、y,x、y相互獨(dú)立,由題意可知如圖所示.∴兩串彩燈第一次亮的時間相差不超過2秒的概率為P(|x-y|≤2)====. 題型一 古典概型與幾何概型 例1 (1)(xx·四川)一個盒子里裝有三張卡片,分別標(biāo)記有數(shù)字1,2,3,這三張卡片除標(biāo)記的數(shù)字外完全相同.隨機(jī)有放回地抽取3次,每次抽取1張,將抽取的卡片上的數(shù)字依次記為a,b,c. ①求“抽取的卡片上的數(shù)字滿足a+b

5、=c”的概率; ②求“抽取的卡片上的數(shù)字a,b,c不完全相同”的概率. (2)已知關(guān)于x的二次函數(shù)f(x)=ax2-4bx+1.設(shè)點(diǎn)(a,b)是區(qū)域內(nèi)的一點(diǎn), 求函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[1,+∞)上是增函數(shù)的概率. 思維點(diǎn)撥 (1)①所有結(jié)果共有3×3×3=27種,滿足a+b=c的情況有3個. ②a、b、c不完全相同的結(jié)果可用其對立事件考慮. (2)結(jié)合線性規(guī)劃知識來解決. 解 (1)①由題意知,(a,b,c)所有的可能結(jié)果為 (1,1,1),(1,1,2),(1,1,3),(1,2,1),(1,2,2),(1,2,3),(1,3,1),(1,3,2),(1,3,3),(2,1

6、,1),(2,1,2),(2,1,3),(2,2,1),(2,2,2),(2,2,3),(2,3,1),(2,3,2),(2,3,3),(3,1,1),(3,1,2),(3,1,3),(3,2,1),(3,2,2),(3,2,3),(3,3,1),(3,3,2),(3,3,3),共27種. 設(shè)“抽取的卡片上的數(shù)字滿足a+b=c”為事件A, 則事件A包括(1,1,2),(1,2,3),(2,1,3),共3種. 所以P(A)==. 因此,“抽取的卡片上的數(shù)字滿足a+b=c”的概率為. ②設(shè)“抽取的卡片上的數(shù)字a,b,c不完全相同”為事件B,則事件包括(1,1,1),(2,2,2),(3,

7、3,3),共3種. 所以P(B)=1-P()=1-=. 因此,“抽取的卡片上的數(shù)字a,b,c不完全相同”的概率為. (2)∵函數(shù)f(x)=ax2-4bx+1的圖象的對稱軸為直線x=, 要使f(x)=ax2-4bx+1在區(qū)間[1,+∞)上為增函數(shù), 當(dāng)且僅當(dāng)a>0且≤1,即2b≤a. 依條件可知事件的全部結(jié)果所構(gòu)成的區(qū)域?yàn)? ,構(gòu)成所求事件的區(qū)域?yàn)槿切尾糠郑? 所求概率區(qū)間應(yīng)滿足2b≤a. 由得交點(diǎn)坐標(biāo)為(,), ∴所求事件的概率為P==. 思維升華 幾何概型與古典概型的本質(zhì)區(qū)別在于試驗(yàn)結(jié)果的無限性,幾何概型經(jīng)常涉及的幾何度量有長度、面積、體積等,解決幾何概型的關(guān)鍵是找準(zhǔn)幾何

8、測度;古典概型是命題的重點(diǎn),對于較復(fù)雜的基本事件空間,列舉時要按照一定的規(guī)律進(jìn)行,做到不重不漏.  某地區(qū)有小學(xué)21所,中學(xué)14所,大學(xué)7所,現(xiàn)采用分層抽樣的方法從這些學(xué)校中抽取6所學(xué)校對學(xué)生進(jìn)行視力調(diào)查. (1)求應(yīng)從小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)中分別抽取的學(xué)校數(shù)目. (2)若從抽取的6所學(xué)校中隨機(jī)抽取2所學(xué)校做進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析, ①列出所有可能的抽取結(jié)果; ②求抽取的2所學(xué)校均為小學(xué)的概率. 解 (1)由分層抽樣定義知, 從小學(xué)中抽取的學(xué)校數(shù)目為6×=3; 從中學(xué)中抽取的學(xué)校數(shù)目為6×=2; 從大學(xué)中抽取的學(xué)校數(shù)目為6×=1. 故從小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)中分別抽取的學(xué)校數(shù)目為3,2,1.

9、 (2)①在抽取的6所學(xué)校中,3所小學(xué)分別記為A1,A2,A3,2所中學(xué)分別記為A4,A5,大學(xué)記為A6,則抽取2所學(xué)校的所有可能結(jié)果為{A1,A2},{A1,A3},{A1,A4},{A1,A5},{A1,A6},{A2,A3},{A2,A4},{A2,A5},{A2,A6},{A3,A4},{A3,A5},{A3,A6},{A4,A5},{A4,A6},{A5,A6},共15種. ②從6所學(xué)校中抽取的2所學(xué)校均為小學(xué)(記為事件B)的所有可能結(jié)果為{A1,A2},{A1,A3},{A2,A3},共3種, 所以P(B)==. 題型二 求離散型隨機(jī)變量的均值與方差 例2 xx年男足世界杯

10、在巴西舉行,為了爭奪最后一個小組賽參賽名額,甲、乙、丙三支國家隊(duì)要進(jìn)行比賽,根據(jù)規(guī)則:每支隊(duì)伍比賽兩場,共賽三場,每場比賽勝者得3分,負(fù)者得0分,沒有平局,獲得第一名的隊(duì)伍將奪得這個參賽名額.已知乙隊(duì)勝丙隊(duì)的概率為,甲隊(duì)獲得第一名的概率為,乙隊(duì)獲得第一名的概率為. (1)求甲隊(duì)分別戰(zhàn)勝乙隊(duì)和丙隊(duì)的概率P1,P2; (2)設(shè)在該次比賽中,甲隊(duì)得分為ξ,求ξ的分布列和均值. 思維點(diǎn)撥 (1)利用相互獨(dú)立事件同時發(fā)生的概率公式,結(jié)合甲隊(duì)獲得第一名與乙隊(duì)獲得第一名的條件列出方程,從而求出P1,P2; (2)先根據(jù)比賽得分的規(guī)則確定甲隊(duì)得分ξ的可能取值,然后利用相互獨(dú)立事件的概率計算公式分別求解

11、對應(yīng)的概率值,列出分布列求其均值. 解 (1)根據(jù)題意,甲隊(duì)獲得第一名,則甲隊(duì)勝乙隊(duì)且甲隊(duì)勝丙隊(duì), 所以甲隊(duì)獲第一名的概率為P1×P2=.① 乙隊(duì)獲得第一名,則乙隊(duì)勝甲隊(duì)且乙隊(duì)勝丙隊(duì), 所以乙隊(duì)獲第一名的概率為(1-P1)×=.② 解②,得P1=,代入①,得P2=, 所以甲隊(duì)?wèi)?zhàn)勝乙隊(duì)的概率為,甲隊(duì)?wèi)?zhàn)勝丙隊(duì)的概率為. (2)ξ可能取的值為0,3,6, 當(dāng)ξ=0時,甲隊(duì)兩場比賽皆輸,其概率為P(ξ=0)=(1-)×(1-)=; 當(dāng)ξ=3時,甲隊(duì)兩場只勝一場,其概率為P(ξ=3)=×(1-)+×(1-)=; 當(dāng)ξ=6時,甲隊(duì)兩場皆勝,其概率為P(ξ=6)=×=. 所以ξ的分布列

12、為 ξ 0 3 6 P 思維升華 離散型隨機(jī)變量的均值和方差的求解,一般分兩步:一是定型,即先判斷隨機(jī)變量的分布是特殊類型,還是一般類型,如兩點(diǎn)分布、二項(xiàng)分布、超幾何分布等屬于特殊類型;二是定性,對于特殊類型的均值和方差可以直接代入相應(yīng)公式求解,而對于一般類型的隨機(jī)變量,應(yīng)先求其分布列然后代入相應(yīng)公式計算,注意離散型隨機(jī)變量的取值與概率間的對應(yīng).  受轎車在保修期內(nèi)維修費(fèi)等因素的影響,企業(yè)生產(chǎn)每輛轎車的利潤與該轎車首次出現(xiàn)故障的時間有關(guān).某轎車制造廠生產(chǎn)甲、乙兩種品牌轎車,保修期均為2年.現(xiàn)從該廠已售出的兩種品牌轎車中各隨機(jī)抽取50輛,統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下: 品牌 甲

13、乙 首次出現(xiàn)故障時間x(年) 02 02 轎車數(shù)量(輛) 2 3 45 5 45 每輛利潤(萬元) 1 2 3 1.8 2.9 將頻率視為概率,解答下列問題: (1)從該廠生產(chǎn)的甲品牌轎車中隨機(jī)抽取一輛,求其首次出現(xiàn)故障發(fā)生在保修期內(nèi)的概率. (2)若該廠生產(chǎn)的轎車均能售出,記生產(chǎn)一輛甲品牌轎車的利潤為X1,生產(chǎn)一輛乙品牌轎車的利潤為X2,分別求X1,X2的分布列. (3)該廠預(yù)計今后這兩種品牌轎車銷量相當(dāng),由于資金限制,只能生產(chǎn)其中一種品牌的轎車.若從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮,你認(rèn)為應(yīng)生產(chǎn)哪種品牌的轎車?說明理由.

14、 解 (1)設(shè)“甲品牌轎車首次出現(xiàn)故障發(fā)生在保修期內(nèi)”為事件A,則P(A)==. (2)依題意得,X1的分布列為 X1 1 2 3 P X2的分布列為 X2 1.8 2.9 P (3)由(2)得E(X1)=1×+2×+3× ==2.86(萬元), E(X2)=1.8×+2.9×=2.79(萬元). 因?yàn)镋(X1)>E(X2),所以應(yīng)生產(chǎn)甲品牌轎車. 題型三 概率與統(tǒng)計的綜合應(yīng)用 例3 (xx·課標(biāo)全國Ⅱ)經(jīng)銷商經(jīng)銷某種農(nóng)產(chǎn)品,在一個銷售季度內(nèi),每售出1 t該產(chǎn)品獲利潤500元,未售出的產(chǎn)品,每1 t虧損300元.根據(jù)歷史資料,得到銷售季度

15、內(nèi)市場需求量的頻率分布直方圖,如圖所示.經(jīng)銷商為下一個銷售季度購進(jìn)了130 t該農(nóng)產(chǎn)品.以X(單位: t,100≤X≤150)表示下一個銷售季度內(nèi)的市場需求量,T(單位:元)表示下一個銷售季度內(nèi)經(jīng)銷該農(nóng)產(chǎn)品的利潤. (1)將T表示為X的函數(shù); (2)根據(jù)直方圖估計利潤T不少于57 000元的概率; (3)在直方圖的需求量分組中,以各組的區(qū)間中點(diǎn)值代表該組的各個值,需求量落入該區(qū)間的頻率作為需求量取該區(qū)間中點(diǎn)值的概率(例如:若需求量X∈[100,110),則取X=105,且X=105的概率等于需求量落入[100,110)的頻率).求T的均值. 思維點(diǎn)撥 利潤T是由兩部分構(gòu)成的,一個是

16、獲得利潤,另一個是虧損,是否虧損與X的取值范圍有關(guān),因此,T關(guān)于X的函數(shù)要用分段函數(shù)表示. 解 (1)當(dāng)X∈[100,130)時, T=500X-300(130-X)=800X-39 000. 當(dāng)X∈[130,150]時,T=500×130=65 000. 所以T= (2)由(1)知利潤T不少于57 000元當(dāng)且僅當(dāng)120≤X≤150. 由直方圖知需求量X∈[120,150]的頻率為0.7,所以下一個銷售季度內(nèi)的利潤T不少于57 000元的概率的估計值為0.7. (3)依題意可得T的分布列為 T 45 000 53 000 61 000 65 000 P 0.1

17、0.2 0.3 0.4 所以E(T)=45 000×0.1+53 000×0.2+61 000×0.3+65 000×0.4=59 400. 思維升華 概率與統(tǒng)計作為考查考生應(yīng)用意識的重要載體,已成為近幾年高考的一大亮點(diǎn)和熱點(diǎn).它與其他知識融合、滲透,情境新穎,充分體現(xiàn)了概率與統(tǒng)計的工具性和交匯性.統(tǒng)計以考查抽樣方法、樣本的頻率分布、樣本特征數(shù)的計算為主,概率以考查概率計算為主,往往和實(shí)際問題相結(jié)合,要注意理解實(shí)際問題的意義,使之和相應(yīng)的概率計算對應(yīng)起來,只有這樣才能有效地解決問題.  以下莖葉圖記錄了甲、乙兩組各四名同學(xué)的植樹棵數(shù).乙組記錄中有一個數(shù)據(jù)模糊,無法確認(rèn),在圖中以X表示

18、. 甲組      乙組 9 9 0 X 8 9 1 1 1 0 (1)如果X=8,求乙組同學(xué)植樹棵數(shù)的平均數(shù)和方差; (2)如果X=9,分別從甲、乙兩組中隨機(jī)選取一名同學(xué),求這兩名同學(xué)的植樹總棵樹Y的分布列和均值. (注:方差s2=[(x1-)2+(x2-)2+…+(xn-)2],其中為x1,x2,…,xn的平均數(shù)) 解 (1)當(dāng)X=8時,由莖葉圖可知,乙組同學(xué)的植樹棵數(shù)是8,8,9,10,所以平均數(shù) ==; 方差s2=[(8-)2+(8-)2+(9-)2+(10-)2] =. (2)當(dāng)X=9時,由莖葉圖可知,甲組同學(xué)的植樹棵數(shù)是9,9,11,1

19、1;乙組同學(xué)的植樹棵數(shù)是9,8,9,10.分別從甲、乙兩組中隨機(jī)選取一名同學(xué),共有4×4=16(種)可能的結(jié)果,這兩名同學(xué)植樹總棵數(shù)Y的可能取值為17,18,19,20,21.事件“Y=17”等價于“甲組選出的同學(xué)植樹9棵,乙組選出的同學(xué)植樹8棵”,所以該事件有2種可能的結(jié)果,因此P(Y=17)==. 同理可得P(Y=18)=,P(Y=19)=,P(Y=20)=,P(Y=21)=. 所以隨機(jī)變量Y的分布列為 Y 17 18 19 20 21 P E(Y)=17×+18×+19×+20×+21× =19. (時間:80分鐘) 1.(xx·廣東)某

20、車間共有12名工人,隨機(jī)抽取6名,他們某日加工零件個數(shù)的莖葉圖如圖所示,其中莖為十位數(shù),葉為個位數(shù). 1 7 9 2 0 1 5 3 0 (1)根據(jù)莖葉圖計算樣本均值; (2)日加工零件個數(shù)大于樣本均值的工人為優(yōu)秀工人.根據(jù)莖葉圖推斷該車間12名工人中有幾名優(yōu)秀工人? (3)從該車間12名工人中,任取2人,求恰有1名優(yōu)秀工人的概率. 解 (1)樣本平均值為 ==22. (2)由(1)知樣本中優(yōu)秀工人占的比例為=, 故推斷該車間12名工人中有12×=4名優(yōu)秀工人. (3)設(shè)事件A:“從該車間12名工人中,任取2人,恰有1名優(yōu)秀工人”,則P(A)==.

21、 2.在10件產(chǎn)品中,有3件一等品,4件二等品,3件三等品.從這10件產(chǎn)品中任取3件,求: (1)取出的3件產(chǎn)品中一等品件數(shù)X的分布列和均值; (2)取出的3件產(chǎn)品中一等品件數(shù)多于二等品件數(shù)的概率. 解 (1)由于從10件產(chǎn)品中任取3件的結(jié)果數(shù)為C,從10件產(chǎn)品中任取3件,其中恰有k件一等品的結(jié)果數(shù)為CC(k=0,1,2,3),那么從10件產(chǎn)品中任取3件,其中恰有k件一等品的概率為P(X=k)=,k=0,1,2,3. 所以隨機(jī)變量X的分布列是 X 0 1 2 3 P X的均值E(X)=0×+1×+2×+3×=. (2)設(shè)“取出的3件產(chǎn)品中一等品件數(shù)多于

22、二等品件數(shù)”為事件A,“恰好取出1件一等品和2件三等品”為事件A1,“恰好取出2件一等品”為事件A2,“恰好取出3件一等品”為事件A3,由于事件A1,A2,A3彼此互斥,且A=A1∪A2∪A3,而P(A1)==.P(A2)=P(X=2)=.P(A3)=P(X=3)=,所以取出的3件產(chǎn)品中一等品件數(shù)多于二等品件數(shù)的概率為P(A)=P(A1)+P(A2)+P(A3)=++=. 3.甲、乙兩人參加某電視臺舉辦的答題闖關(guān)游戲,按照規(guī)則,甲先從6道備選題中一次性抽取3道題獨(dú)立作答,然后由乙回答剩余3題,每人答對其中2題就停止答題,即闖關(guān)成功.已知在6道備選題中,甲能答對其中的4道題,乙答對每道題的概率

23、都是. (1)求甲、乙至少有一人闖關(guān)成功的概率; (2)設(shè)甲答對題目的個數(shù)為ξ,求ξ的分布列. 解 (1)設(shè)甲、乙闖關(guān)成功分別為事件A,B,則P()===, P()=(1-)3+C(1-)2()1 =+=, 則甲、乙至少有一人闖關(guān)成功的概率是 1-P( )=1-P()P()=1-×=. (2)由題意知ξ的可能取值是1,2. P(ξ=1)==,P(ξ=2)==, 則ξ的分布列為 ξ 1 2 P 4.如圖,是某城市通過抽樣得到的居民某年的月均用水量(單位:噸)的頻率分布直方圖. (1)求直方圖中x的值; (2)若將頻率視為概率,從這個城市隨機(jī)抽取3位居

24、民(看做有放回的抽樣),求月均用水量在3至4噸的居民數(shù)X的分布列和均值. 解 (1)依題意及頻率分布直方圖知1×(0.02+0.1+x+0.37+0.39)=1,解得x=0.12. (2)由題意知,X~B(3,0.1). 因此P(X=0)=C×0.93=0.729,P(X=1)=C×0.1×0.92=0.243,P(X=2)=C×0.12×0.9=0.027, P(X=3)=C×0.13=0.001. 故隨機(jī)變量X的分布列為 X 0 1 2 3 P 0.729 0.243 0.027 0.001 X的均值為E(X)=3×0.1=0.3. 5.某市公租房的房源位

25、于A、B、C三個片區(qū).設(shè)每位申請人只申請其中一個片區(qū)的房源,且申請其中任一個片區(qū)的房源是等可能的,求該市的任4位申請人中: (1)恰有2人申請A片區(qū)房源的概率; (2)申請的房源所在片區(qū)的個數(shù)ξ的分布列與均值. 解 (1)方法一 所有可能的申請方式有34種,恰有2人申請A片區(qū)房源的申請方式有C·22種,從而恰有2人申請A片區(qū)房源的概率為=. 方法二 設(shè)對每位申請人的觀察為一次試驗(yàn),這是4次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn). 記“申請A片區(qū)房源”為事件A,則P(A)=. 從而,由獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中事件A恰發(fā)生k次的概率計算公式知,恰有2人申請A片區(qū)房源的概率為 P4(2)=C22=. (2)ξ的所有可能

26、值為1,2,3.又P(ξ=1)==, P(ξ=2)== P(ξ=3)==. 綜上知,ξ的分布列為 ξ 1 2 3 P 從而有E(ξ)=1×+2×+3×=. 6.一次考試共有12道選擇題,每道選擇題都有4個選項(xiàng),其中有且只有一個是正確的.評分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:“每題只選一個選項(xiàng),答對得5分,不答或答錯得零分”.某考生已確定有8道題的答案是正確的,其余題中:有兩道題都可判斷兩個選項(xiàng)是錯誤的,有一道題可以判斷一個選項(xiàng)是錯誤的,還有一道題因不理解題意只好亂猜.請求出該考生: (1)得60分的概率; (2)所得分?jǐn)?shù)ξ的分布列和均值. 解 (1)設(shè)“可判斷兩個選項(xiàng)是錯誤的”兩

27、道題之一選對為事件A,“有一道題可以判斷一個選項(xiàng)是錯誤的”選對為事件B,“有一道題不理解題意”選對為事件C, ∴P(A)=,P(B)=,P(C)=, ∴得60分的概率為P=×××=. (2)ξ可能的取值為40,45,50,55,60. P(ξ=40)=×××=; P(ξ=45)=C××××+×××+×××=; P(ξ=50)=×××+C××××+C××××+×××=; P(ξ=55)=C××××+×××+×××=; P(ξ=60)=×××=. ξ的分布列為 ξ 40 45 50 55 60 P(ξ) E(ξ)=40×+45×+50×+55×+60×=.

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