2021版高考数学一轮复习 第十章 计数原理、概率、随机变量及其分布 10.7 离散型随机变量的均值与方差、正态分布教学案 苏教版.doc

第七节离散型随机变量的均值与方差、正态分布最新考纲1.理解取有限个值的离散型随机变量的均值、方差的概念.2.会求简单离散型随机变量的均值、方差，并能利用离散型随机变量的均值、方差概念解决一些简单实际问题.3.借助直观直方图认识正态分布曲线的特点及曲线所表示的意义1离散型随机变量的分布列、均值与方差一般地，若离散型随机变量x的分布列为xx1x2xixnpp1p2pipn(1)均值：称e(x)x1p1x2p2xipixnpn为随机变量x的均值或数学期望，它反映了离散型随机变量取值的平均水平(2)方差：称d(x)xie(x)2pi为随机变量x的方差，它刻画了随机变量x与其均值e(x)的平均偏离程度，其算术平方根为随机变量x的标准差2均值与方差的性质(1)e(axb)ae(x)b.(2)d(axb)a2d(x)(a，b为常数)3两点分布与二项分布的均值、方差均值方差变量x服从两点分布e(x)pd(x)p(1p)xb(n，p)e(x)npd(x)np(1p)4.正态分布(1)正态曲线的特点：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，曲线的位置由确定，曲线随着的变化而沿x轴平移；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(2)正态分布的三个常用数据p(x)0.682 6；p(2x2)0.954 4；p(3x3)0.997 4.1均值与方差的关系：d(x)e(x2)e2(x)2超几何分布的均值：若x服从参数为n，m，n的超几何分布，则e(x).一、思考辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)离散型随机变量的各个可能值表示的事件是彼此互斥的()(2)若xn(，2)，则，2分别表示正态分布的均值和方差()(3)随机变量的均值是常数，样本的平均值是随机变量()(4)随机变量的方差和标准差都反映了随机变量取值偏离均值的平均程度，方差或标准差越小，则偏离均值的平均程度越小. ()答案(1)(2)(3)(4)二、教材改编1已知x的分布列为x101pa设y2x3，则e(y)的值为()a.b4c1d1a由概率分布列的性质可知：a1，a.e(x)(1)01.e(y)32e(x)3.2若随机变量x满足p(xc)1，其中c为常数，则d(x)的值为 0p(xc)1，e(x)c1c，d(x)(cc)210.3已知随机变量x服从正态分布n(3,1)，且p(x2c1)p(x2c1)p(xc3)，2c1c332，c.4甲、乙两工人在一天生产中出现的废品数分别是两个随机变量x，y，其分布列分别为：x0123p0.40.30.20.1y012p0.30.50.2若甲、乙两人的日产量相等，则甲、乙两人中技术较好的是 乙e(x)00.410.320.230.11.e(y)00.310.520.20.9，因为e(y)e(x)，所以乙技术好考点1求离散型随机变量的均值、方差求离散型随机变量x的均值与方差的步骤(1)理解x的意义，写出x可能取的全部值(2)求x取每个值时的概率(3)写出x的分布列(4)由均值的定义求e(x)(5)由方差的定义求d(x) 为迎接2022年北京冬奥会，推广滑雪运动，某滑雪场开展滑雪促销活动该滑雪场的收费标准是：滑雪时间不超过1小时免费，超过1小时的部分每小时收费标准为40元(不足1小时的部分按1小时计算)有甲、乙两人相互独立地来该滑雪场运动，设甲、乙不超过1小时离开的概率分别为，；1小时以上且不超过2小时离开的概率分别为，；两人滑雪时间都不会超过3小时(1)求甲、乙两人所付滑雪费用相同的概率；(2)设甲、乙两人所付的滑雪费用之和为随机变量(单位：元)，求的分布列与数学期望e()，方差d()解(1)两人所付费用相同，相同的费用可能为0,40,80元，两人都付0元的概率为p1，两人都付40元的概率为p2，两人都付80元的概率为p3，则两人所付费用相同的概率为pp1p2p3.(2)由题设甲、乙所付费用之和为，可能取值为0,40,80,120,160，则：p(0)；p(40)；p(80)；p(120)；p(160).的分布列为04080120160pe()0408012016080.d()(080)2(4080)2(8080)2(12080)2(16080)2. (1)求离散型随机变量的均值与方差关键是确定随机变量的所有可能值，写出随机变量的分布列，正确运用均值、方差公式进行计算(2)注意e(axb)ae(x)b，d(axb)a2d(x)的应用教师备选例题1(2019杭州模拟)已知0a，随机变量的分布列如下：101paa当a增大时，()ae()增大，d()增大be()减小，d()增大ce()增大，d()减小de()减小，d()减小b由题意得，e()a，d()2a2a22a，又0a，当a增大时，e()减小，d()增大2设袋子中装有a个红球，b个黄球，c个蓝球，且规定：取出一个红球得1分，取出一个黄球得2分，取出一个蓝球得3分(1)当a3，b2，c1时，从该袋子中任取(有放回，且每球取到的机会均等)2个球，记随机变量为取出此2球所得分数之和，求的分布列；(2)从该袋子中任取(每球取到的机会均等)1个球，记随机变量为取出此球所得分数若e()，d()，求abc.解(1)由题意得2,3,4,5,6，故p(2)，p(3)，p(4)，p(5)，p(6).所以的分布列为23456p(2)由题意知的分布列为123p所以e()，d()222，化简得解得a3c，b2c，故abc321.1.(2018全国卷)某群体中的每位成员使用移动支付的概率都为p，各成员的支付方式相互独立设x为该群体的10位成员中使用移动支付的人数，d(x)2.4，p(x4)p(x6)，则p()a0.7b0.6c0.4d0.3b由题意知，该群体的10位成员使用移动支付的概率分布符合二项分布，所以d(x)10p(1p)2.4，所以p0.6或p0.4.由p(x4)p(x6)，得cp4(1p)6cp6(1p)4，即(1p)20.5，所以p0.6.2大豆是我国主要的农作物之一，因此，大豆在农业发展中占有重要的地位，随着农业技术的不断发展，为了使大豆得到更好的种植，就要进行超级种培育研究某种植基地培育的“超级豆”种子进行种植测试：选择一块营养均衡的可种植4株的实验田地，每株放入三粒“超级豆”种子，且至少要有一粒种子发芽这株豆苗就能有效成活，每株豆成活苗可以收成大豆2.205 kg.已知每粒豆苗种子成活的概率为(假设种子之间及外部条件一致，发芽相互没有影响)(1)求恰好有3株成活的概率；(2)记成活的豆苗株数为，收成为(kg)，求随机变量分布列及的数学期望e.解(1)设每株豆子成活的概率为p0，则p01.所以4株中恰好有3株成活的概率pc.(2)记成活的豆苗株数为，收成为2.205，则的可能取值为0,1,2,3,4，且b，所以的分布列如下表：e43.5，ee(2.205)2.205e7.717 5(kg)考点2均值与方差在决策中的应用利用均值、方差进行决策的2个方略(1)当均值不同时，两个随机变量取值的水平可见分歧，可对问题作出判断(2)若两随机变量均值相同或相差不大则可通过分析两变量的方差来研究随机变量的离散程度或者稳定程度，进而进行决策 某投资公司在2019年年初准备将1 000万元投资到“低碳”项目上，现有两个项目供选择：项目一：新能源汽车据市场调研，投资到该项目上，到年底可能获利30%，也可能亏损15%，且这两种情况发生的概率分别为和；项目二：通信设备据市场调研，投资到该项目上，到年底可能获利50%，可能损失30%，也可能不赔不赚，且这三种情况发生的概率分别为，和.针对以上两个投资项目，请你为投资公司选择一个合理的项目，并说明理由解若按“项目一”投资，设获利为x1万元，则x1的分布列为x1300150pe(x1)300(150)200.若按“项目二”投资，设获利为x2万元，则x2的分布列为x25003000pe(x2)500(300)0200.d(x1)(300200)2(150200)235 000，d(x2)(500200)2(300200)2(0200)2140 000.e(x1)e(x2)，d(x1)d(x2)，这说明虽然项目一、项目二获利相等，但项目一更稳妥综上所述，建议该投资公司选择项目一投资随机变量的均值反映了随机变量取值的平均水平，方差反映了随机变量稳定于均值的程度，它们从整体和全局上刻画了随机变量，是生产实际中用于方案取舍的重要理论依据一般先比较均值，若均值相同，再用方差来决定教师备选例题某公司计划购买2台机器，该种机器使用三年后即被淘汰机器有一易损零件，在购进机器时，可以额外购买这种零件作为备件，每个200元在机器使用期间，如果备件不足再购买，则每个500元现需决策在购买机器时应同时购买几个易损零件，为此搜集并整理了100台这种机器在三年使用期内更换的易损零件数，得下面柱状图：以这100台机器更换的易损零件数的频率代替1台机器更换的易损零件数发生的概率，记x表示2台机器三年内共需更换的易损零件数，n表示购买2台机器的同时购买的易损零件数(1)求x的分布列；(2)若要求p(xn)0.5，确定n的最小值；(3)以购买易损零件所需费用的期望值为决策依据，在n19与n20之中选其一，应选用哪个？解(1)由柱状图并以频率代替概率可得，一台机器在三年内需更换的易损零件数为8,9,10,11的概率分别为0.2,0.4,0.2,0.2.从而p(x16)0.20.20.04；p(x17)20.20.40.16；p(x18)20.20.20.40.40.24；p(x19)20.20.220.40.20.24；p(x20)20.20.40.20.20.2；p(x21)20.20.20.08；p(x22)0.20.20.04.所以x的分布列为x16171819202122p0.040.160.240.240.20.080.04(2)由(1)知p(x18)0.44，p(x19)0.68，故n的最小值为19.(3)记y表示2台机器在购买易损零件上所需的费用(单位：元)当n19时，e(y)192000.68(19200500)0.2(192002500)0.08(192003500)0.044 040.当n20时，e(y)202000.88(20200500)0.08(202002500)0.044 080.可知当n19时所需费用的期望值小于当n20时所需费用的期望值，故应选n19. (2019合肥二模)某种大型医疗检查机器生产商，对一次性购买2台机器的客户，推出两种超过质保期后两年内的延保维修优惠方案：方案一：交纳延保金7 000元，在延保的两年内可免费维修2次，超过2次每次收取维修费2 000元；方案二：交纳延保金10 000元，在延保的两年内可免费维修4次，超过4次每次收取维修费1 000元某医院准备一次性购买2台这种机器现需决策在购买机器时应购买哪种延保方案，为此搜集并整理了50台这种机器超过质保期后延保两年内维修的次数，得下表：维修次数0123台数5102015以这50台机器维修次数的频率代替1台机器维修次数发生的概率记x表示这2台机器超过质保期后延保的两年内共需维修的次数(1)求x的分布列；(2)以所需延保金及维修费用的期望值为决策依据，医院选择哪种延保方案更合算？解(1)x所有可能的取值为0,1,2,3,4,5,6.p(x0)，p(x1)2，p(x2)2，p(x3)22，p(x4)2，p(x5)2，p(x6)，x的分布列为x0123456p(2)选择延保方案一，所需费用y1元的分布列为：y17 0009 00011 00013 00015 000pey17 0009 00011 00013 00015 00010 720(元)选择延保方案二，所需费用y2元的分布列为：y210 00011 00012 000pey210 00011 00012 00010 420(元)ey1ey2，该医院选择延保方案二较合算考点3正态分布关于正态总体在某个区间内取值的概率求法(1)熟记p(x)，p(2x2)，p(3x3)的值(2)充分利用正态曲线的对称性和曲线与x轴之间面积为1.正态曲线关于直线x对称，从而在关于x对称的区间上概率相等；p(xa)1p(xa)，p(xa)p(xa) (2017全国卷)为了监控某种零件的一条生产线的生产过程，检验员每天从该生产线上随机抽取16个零件，并测量其尺寸(单位：cm)根据长期生产经验，可以认为这条生产线正常状态下生产的零件的尺寸服从正态分布n(，2)(1)假设生产状态正常，记x表示一天内抽取的16个零件中其尺寸在(3，3)之外的零件数，求p(x1)及x的数学期望；(2)一天内抽检零件中，如果出现了尺寸在(3，3)之外的零件，就认为这条生产线在这一天的生产过程可能出现了异常情况，需对当天的生产过程进行检查试说明上述监控生产过程方法的合理性；下面是检验员在一天内抽取的16个零件的尺寸：9.9510.129.969.9610.019.929.9810.0410.269.9110.1310.029.2210.0410.059.95经计算得9.97，s)0.212，其中xi为抽取的第i个零件的尺寸，i1,2，16.用样本平均数作为的估计值，用样本标准差s作为的估计值，利用估计值判断是否需对当天的生产过程进行检查？剔除(3，3)之外的数据，用剩下的数据估计和(精确到0.01)附：若随机变量z服从正态分布n(，2)，则p(3z3)0.997 4,0.997 4160.959 2，0.09.解(1)抽取的一个零件的尺寸在(3，3)之内的概率为0.997 4，从而零件的尺寸在(3，3)之外的概率为0.002 6，故xb(16,0.002 6)因此p(x1)1p(x0)10.997 4160.040 8.x的数学期望e(x)160.002 60.041 6.(2)如果生产状态正常，一个零件尺寸在(3，3)之外的概率只有0.002 6，一天内抽取的16个零件中，出现尺寸在(3，3)之外的零件的概率只有0.040 8，发生的概率很小，因此一旦发生这种情况，就有理由认为这条生产线在这一天的生产过程可能出现了异常情况，需对当天的生产过程进行检查，可见上述监控生产过程的方法是合理的由9.97，s0.212，得的估计值为9.97，的估计值为0.212，由样本数据可以看出有一个零件的尺寸在(3，3)之外，因此需对当天的生产过程进行检查剔除(3，3)之外的数据9.22，剩下数据的平均数为(169.979.22)10.02.因此的估计值为10.02.160.2122169.9721 591.134，剔除(3，3)之外的数据9.22，剩下数据的样本方差为(1 591.1349.2221510.022)0.008，因此的估计值为0.09. 本题考查正态分布、概率统计问题的综合，是在知识网络的交汇处命制的一道较为新颖的试题正态分布与统计案例有些知识点是所谓的高考“冷点”，由于考生对这些“冷点”的内容重视不够，复习不全面，一旦这些“冷点”知识出了考题，虽然简单但也做错，甚至根本不会做，因而错误率相当高本题求解的关键是借助题设提供的数据对问题做出合理的分析，其中方差公式的等价变形是数据处理的关键点1.在如图所示的正方形中随机投掷10 000个点，则落入阴影部分(曲线c为正态分布n(1,1)的密度曲线)的点的个数的估计值为()附：若xn(，2)，则p(x)0.682 6，p(2x2)0.954 4.a1 193 b1 359c2 718 d3 413b对于正态分布n(1,1)，1，1，正态曲线关于x1对称，故题图中阴影部分的面积为p(