2020年高考數(shù)學 考點50 離散型隨機變量及其分布列、離散型隨機變量的均值與方差

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1、考點50 離散型隨機變量及其分布列、離散型隨機變量的均值與方差 一、填空題 1.（2020·湖南高考文科·Ｔ13）如圖所示是某學校一名籃球運動員在五場比賽中所得分數(shù)的莖葉圖，則該運動員在這五場比賽中得分的方差為_________. (注：方差，其中為x1，x2，…，xn的平均數(shù)) 【解題指南】本題考查統(tǒng)計中的莖葉圖、方差等基礎知識，考查分析問題、解決問題的能力.先求平均數(shù)，再求方差. 【解析】， . 【答案】6.8. 二、解答題 2.（2020·浙江高考理科·Ｔ19）（本題滿分14分）已知箱中裝有4個白球和5個黑球，且規(guī)定：取出一個白球得2分，取出一個黑球得1分?，F(xiàn)

2、從該箱中任?。o放回，且每球取到的機會均等）3個球，記隨機變量X為取出此3球所得分數(shù)之和。 （1）求X的分布列； （2）求X的數(shù)學期望E（X）. 【解題指南】主要考查古典概型及離散型隨機變量的概率分布列、概率期望的概念與運算求解能力.對于分布列中的概率屬古典概型問題,用排列組合知識易求出基本事件個數(shù). 【解析】（1）X=3，4，5，6 所以X的分布列為： X 3 4 5 6 P (2)X的數(shù)學期望E（X）=. 3.（2020·陜西高考理科·Ｔ20）（本小題滿分13分） 某銀行柜臺設有一個服務窗口，假設顧客辦理業(yè)務所需的時間互相獨立，且

3、都是整數(shù)分鐘，對以往顧客辦理業(yè)務所需的時間統(tǒng)計結果如下： 辦理業(yè)務所需的時間（分） 1 2 3 4 5 頻 率 0.1 0.4 0.3 0.1 0.1 從第一個顧客開始辦理業(yè)務時計時. （Ⅰ）估計第三個顧客恰好等待4分鐘開始辦理業(yè)務的概率； （Ⅱ）表示至第2分鐘末已辦理完業(yè)務的顧客人數(shù)，求的分布列及數(shù)學期望. 【解題指南】（1）根據(jù)頻率估計相應的概率，然后分析事件包含的情形，計算概率；（2）確定隨機變量X的取值是關鍵的一步，然后再計算各個概率值即得分布列，最后計算期望值. 【解析】設表示顧客辦理業(yè)務所需的時間，用頻率估計概率，得的分布列如下： 1

4、 2 3 4 5 P 0.1 0.4 0.3 0.1 0.1 （Ⅰ）A表示事件“第三個顧客恰好等待4分鐘開始辦理業(yè)務”，則事件A對應三種情形： ①第一個顧客辦理業(yè)務所需的時間為1分鐘，且第二個顧客辦理業(yè)務所需的時間為3分鐘；②第一個顧客辦理業(yè)務所需的時間為3分鐘，且第二個顧客辦理業(yè)務所需的時間為1分鐘；③第一個和第二個顧客辦理業(yè)務所需的時間均為2分鐘.所以 . （Ⅱ）（解法一）X所有可能的取值為0，1，2. 對應第一個顧客辦理業(yè)務的時間超過2分鐘， 所以； 對應第一個顧客辦理業(yè)務所需的時間為1分鐘且第二個顧客辦理業(yè)務所需的時間超過1分鐘，或第一個顧客辦理業(yè)務所需

5、的時間為2分鐘， 所以 ； X=2對應兩個顧客辦理業(yè)務所需的時間均為1分鐘， 所以, 所以X的分布列為 X 0 1 2 P 0.5 0.49 0.01 ∴. （解法二）X所有可能的取值為0，1，2. 對應第一個顧客辦理業(yè)務所需的時間超過2分鐘， 所以； X=2對應兩個顧客辦理業(yè)務所需的時間均為1分鐘， 所以； 所以； 所以X的分布列為 X 0 1 2 P 0.5 0.49 0.01 ∴. 4. （2020·遼寧高考理科·T19）電視傳媒公司為了了解某地區(qū)電視觀眾對某類體育節(jié)目的收視情況，隨機抽取了100名觀眾進行調查。下面是根據(jù)調查

6、結果繪制的觀眾日均收看該體育節(jié)目時間的頻率分布直方圖； 將日均收看該體育節(jié)目時間不低于40分鐘的觀眾稱為“體育迷”. (Ⅰ)根據(jù)已知條件完成下面的列聯(lián)表，并據(jù)此資料你是否認為“體育迷”與性別有關？ (Ⅱ)將上述調查所得到的頻率視為概率?，F(xiàn)在從該地區(qū)大量電視觀眾中，采用隨機抽樣方法每次抽取1名觀眾，抽取3次，記被抽取的3名觀眾中的“體育迷”人數(shù)為X.若每次抽取的結果是相互獨立的，求X的分布列，期望和方差. 附： 【解題指南】(Ⅰ)據(jù)頻率分布直方圖可計算“體育迷”， “非體育迷”人數(shù)，按照提供的公式，計算相關數(shù)值，與所給數(shù)據(jù)比較，獲得結論；（Ⅱ）將所有的基本事件羅列，很容易

7、解決問題. 【解析】(Ⅰ)由所給的頻率分布直方圖知， “體育迷”人數(shù)為 “非體育迷”人數(shù)為75，則據(jù)題意完成列聯(lián)表： 非體育迷 體育迷 合計 男 30 15 45 女 45 10 55 合計 75 25 100 將列聯(lián)表的數(shù)據(jù)代入公式計算： 因為，所以沒有理由認為“體育迷”與性別有關. （Ⅱ）由頻率分布直方圖知，抽到“體育迷”的頻率為0.25，將頻率是為概率，即從觀眾中抽取一名“體育迷”的概率為。由題意，，從而的分布列為 X 0 1 2 3 P X的數(shù)學期望為，X的方差為. 5.（2020·安徽高考理科·Ｔ17

8、）（本小題滿分12分） 某單位招聘面試，每次從試題庫隨機調用一道試題，若調用的是類型試題，則使用后該試題回庫，并增補一道類試題和一道類型試題入庫，此次調題工作結束；若調用的是類型試題，則使用后該試題回庫，此次調題工作結束.試題庫中現(xiàn)共有道試題，其中有道類型試題和道類型試題，以表示兩次調題工作完成后，試題庫中類型試題的數(shù)量. （Ⅰ）求的概率； （Ⅱ）設，求的分布列和均值（數(shù)學期望）. 【解題指南】（I）根據(jù)表示兩次調題均為類型試題，求出事件的概率；（Ⅱ）時，每次調用的是類型試題的概率為，列出隨機變量的取值，計算取每個值的概率，列出分布列，求出期望. 【解析】（I）表示兩次調題均為類型試

9、題，概率為 （Ⅱ）時，每次調用的是類型試題的概率為 隨機變量可取 ，， 答：（Ⅰ）的概率為 （Ⅱ）求的均值為. 6. （2020·新課標全國高考理科·T18）某花店每天以每枝元的價格從農場購進若干枝玫瑰花，然后以每枝元的價格出售，如果當天賣不完，剩下的玫瑰花作垃圾處理. （1）若花店一天購進枝玫瑰花，求當天的利潤(單位：元)關于當天需求量 （單位：枝，）的函數(shù)解析式. （2）花店記錄了100天玫瑰花的日需求量（單位：枝），整理得下表： 日需求量n 14 15 16 17 18 19 20 頻數(shù) 1

10、0 20 16 16 15 13 10 以100天記錄的各需求量的頻率作為各需求量發(fā)生的概率. （i）若花店一天購進枝玫瑰花，表示當天的利潤（單位：元），求的分布列，數(shù)學期望及方差； （ii）若花店計劃一天購進16枝或17枝玫瑰花，你認為應購進16枝還是17枝？請說明理由. 【解題指南】(1) 根據(jù)題意建立利潤與需求量的分段函數(shù)；(2)利用公式求期望與方差，注意隨機變量X代表利潤；（3）比較購買17枝與16支的期望，期望越大越好. 【解析】（1）當時， 當時， 得： （2）（i）可取，， 的分

11、布列為 （ii）購進17枝時，當天的利潤為 得：應購進17枝. 7.（2020·江西高考理科·Ｔ18）如圖，從A1（1,0,0），A2（2,0,0），B1（0，2，0），B2（0,2,0），C1（0,0,1），C2（0,0,2）這6個點中隨機選取3個點，將這3個點及原點O兩兩相連構成一個“立體”，記該“立體”的體積為隨機變量V（如果選取的3個點與原點在同一個平面內，此時“立體”的體積V=0）. (1)求V=0的概率； (2)求V的分布列及數(shù)學期望. 【解題指南】（1）列出V＝0時的三個點的坐標的可能情況，然后

12、除以總的基本事件數(shù)即得概率，列舉時若情況較多，可用排列組合的知識解決；（2）求出V取各個值時對應的概率，列分布列，求出數(shù)學期望. 【解析】（1）從6個點中隨機選取3個點總共有種取法，選取的3個點與原點在同一個平面內的取法有種，因此的概率為 （2）V的所有可能取值為，因此的分布列為 V P 由V的分布列可得 8.（2020·山東高考理科·Ｔ19）現(xiàn)有甲、乙兩個靶.某射手向甲靶射擊一次，命中的概率為，命中得1分，沒有命中得0分；向乙靶射擊兩次，每次命中的概率為,每命中一次得2分，沒有命中得0分.該射手每次射擊的結果相互獨立.假設該射手完成以上

13、三次射擊. （Ⅰ）求該射手恰好命中一次得的概率； （Ⅱ）求該射手的總得分的分布列及數(shù)學期望. 【解題指南】（Ⅰ）利用間接法來求解，分兩類，命中甲一次，命中乙一次；（Ⅱ）本題考查的是隨機變量的分布列及數(shù)學期望，先列出的所有值，并求出每個值所對應的概率，列出分布列，然后根據(jù)公式求出數(shù)學期望. 【解析】(Ⅰ) 由于射手每次射擊的結果相互獨立 P（命中一次）=. (Ⅱ) 由題意知的可能取值0,1,2,3,4,5 ， ， ， ， ， ， 因此隨機變量的分布列為 0 1 2 3 4 5 P 所以. 9.（2020·天津高考理科·Ｔ1

14、6）現(xiàn)有4個人去參加某娛樂活動，該活動有甲、乙兩個游戲可供參加者選擇.為增加趣味性，約定：每個人通過擲一枚質地均勻的骰子決定自己去參加哪個游戲，擲出點數(shù)為1或2的人去參加甲游戲，擲出點數(shù)大于2的人去參加乙游戲. （Ⅰ）求這4個人中恰有2人去參加甲游戲的概率； （Ⅱ）求這4個人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參加乙游戲的人數(shù)的概率； （Ⅲ）用分別表示這4個人中去參加甲、乙游戲的人數(shù)，記，求隨機變量的分布列與數(shù)學期望. 【解題指南】根據(jù)古典概率、互斥事件的概率公式求解；先求出獨立事件的概率、再求數(shù)學期望. 【解析】依題意，這4個人中，每個人去參加甲游戲的概率為，去參加乙游戲的概率為，設“4

15、個人中恰有i人去參加甲游戲”為事件，則， （Ⅰ）這4個人中恰有2人去參加甲游戲的概率. （Ⅱ）設“這4個人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參加乙游戲的人數(shù)”為事件B，則,由于與互斥，故 +. 所以，這4個人中去參加甲游戲的人數(shù)大于去參加乙游戲的人數(shù)的概率為. （III）的所有可能取值為0,2,4.由于由于與互斥，與互斥，故， ， ， 所以的分布列是 0 2 4 P 隨機變量的數(shù)學期望=. 10. （2020·湖南高考理科·Ｔ17）某超市為了解顧客的購物量及結算時間等信息，安排一名員工隨機收集了在該超市購物的100位顧客的相關數(shù)據(jù)，如下表所示. 一次購物量

16、 1至4件 5至8件 9至12件 13至16件 17件及以上 顧客數(shù)（人） 30 25 10 結算時間（分鐘/人） 1 1.5 2 2.5 3 已知這100位顧客中的一次購物量超過8件的顧客占55％. （Ⅰ）確定x，y的值，并求顧客一次購物的結算時間X的分布列與數(shù)學期望； （Ⅱ）若某顧客到達收銀臺時前面恰有2位顧客需結算，且各顧客的結算相互獨立，求該顧客結算前的等候時間不超過2.5分鐘的概率. （注：將頻率視為概率） 【解題指南】本題考查概率統(tǒng)計的基礎知識，考查分布列及數(shù)學期望的計算，考查運算能力、分析問題能力.第一問中根據(jù)統(tǒng)計表和100位顧客中

17、的一次購物量超過8件的顧客占55％知從而解得，計算每一個變量對應的概率，從而求得分布列和期望；第二問，通過設事件，判斷事件之間互斥關系，從而求得該顧客結算前的等候時間不超過2.5分鐘的概率. 【解析】（Ⅰ）由已知,得所以 該超市所有顧客一次購物的結算時間組成一個總體，所以收集的100位顧客一次購物的結算時間可視為總體的一個容量隨機樣本，將頻率視為概率得 的分布為 X 1 1.5 2 2.5 3 P X的數(shù)學期望為 . （Ⅱ）記A為事件“該顧客結算前的等候時間不超過2.5分鐘”，為該顧客前面第位顧客的結算時間

18、，則 . 由于顧客的結算相互獨立，且的分布列都與X的分布列相同，所以 . 故該顧客結算前的等候時間不超過2.5分鐘的概率為. 11.（2020·北京高考文科·Ｔ17）與（2020·北京高考理科·Ｔ17）相同 近年來，某市為了促進生活垃圾的風分類處理，將生活垃圾分為廚余垃圾、可回收和其他垃圾三類，并分別設置了相應分垃圾箱，為調查居民生活垃圾分類投放情況，現(xiàn)隨機抽取了該市三類垃圾箱中總計1000噸生活垃圾，數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下（單位：噸）： “廚余垃圾”箱 “可回收物”箱 “其他垃圾”箱 廚余垃圾 400 100 100 可回收物 30 24

19、0 30 其他垃圾 20 20 60 （Ⅰ）試估計廚余垃圾投放正確的概率； （Ⅱ）試估計生活垃圾投放錯誤的概率； （Ⅲ）假設廚余垃圾在“廚余垃圾”箱、“可回收物”箱、“其他垃圾”箱的投放量分別為a,b,c其中a＞0，a+b+c=600.當數(shù)據(jù)a,b,c的方差s2最大時，寫出a,b,c的值（結論不要求證明），并求此時s2的值. （注：其中為數(shù)據(jù)x1,x2…，xn的平均數(shù)） 【解題指南】第（Ⅰ）問廚余垃圾投放正確即廚余垃圾投入到“廚余垃圾”箱內；第（Ⅱ）問，可以先求對立事件“生活垃圾投放正確”的概率；第（Ⅲ）問，先求出平均數(shù)，再寫出方差表達式。方差最大也就是數(shù)據(jù)相對于平均數(shù)的波

20、動最大. 【解析】（Ⅰ）. （Ⅱ）. （Ⅲ）數(shù)據(jù)a,b,c的平均數(shù)為， 方差， 可以令a=600,b=0,c=0，此時方差最大，最大值為80000. 12.（2020·湖北高考理科·Ｔ20）（本小題滿分12分） 根據(jù)以往的經(jīng)驗，某工程施工期間的將數(shù)量X（單位：mm）對工期的影響如下表： 降水量X X<300 300≤X<700 700≤X<900 X≥900 工期延誤天數(shù)Y 0 2 6 10 歷年氣象資料表明，該工程施工期間降水量X小于300，700，900的概率分別為0.3，0.7，0.9，求： （I）工期延誤天數(shù)Y的均值與方差； （Ⅱ）在降水量X至少

21、是300的條件下，工期延誤不超過6天的概率. 【解題指南】本題考查概率分布列的性質和應用,解答(I)主要利用概率的加法公式求解;對于(Ⅱ)代入條件概率公式求解. 【解析】(I)由已知條件和概率的加法公式有: P(X<300)=0.3,P(300≤X<700) =P(X<700)-P(X<300)=0.7-0.3=0.4, P(700≤X<900)=P(X<900)-P(X<700) =0.9-0.7=0.2, 所以P(X≥900)=1-P(X<900)=1-0.9=0.1. 所以Y的分布列為: Y 0 2 6 10 P 0.3 0.4 0.2 0.1 于是

22、,E(Y)=0×0.3+2×0.4+6×0.2+10×0.1=3; D(Y)=(0-3)2×0.3+(2-3)2×0.4+(6-3)2×0.2+(10-3)2×0.1=9.8. 故工期延誤天數(shù)Y的均值為3,方差為9.8. (Ⅱ)由概率的加法公式,P(X≥300)=1-P(x<300)=0.7, 又P(300≤x<900)=P(X<900)-P(X<300) =0.9-0.3=0.6. 由條件概率,得P(Y≤6|X≥300)=P(X<900|X≥300)= 故在降水量X至少是300的條件下,工期延誤不超過6天的概率是. 13.（2020·廣東高考理科·Ｔ17）（本小題滿分13分）

23、 某班50位學生期中考試數(shù)學成績的頻率分布直方圖如圖所示，其中成績分組區(qū)間是：. （1）求圖中的值； （2）從成績不低于80分的學生中隨機選取2人，該2人中成績在90分以上（含90分）的人數(shù)記為，求的數(shù)學期望. 【解題指南】(1)本小題根據(jù)每個區(qū)間上的矩形的面積和為1，可建立關于x的方程，解出x的值.(2)解本小題的關鍵是先求出成績不低于80分的學生數(shù)和成績在90分（含90分）以上的學生數(shù)。然后分別求出對應的概率值，再根據(jù)期望公式求解即可. 【解析】(1)由頻率分布直方圖知. (2), , 不低于80分的學生共12人， 90分含90分以上的共3人. 的取值為0,1,2.

24、 . 14.（2020·福建高考理科·Ｔ16）(本小題滿分13分) 受轎車在保修期內維修費等因素的影響，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，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隨機抽取50輛，統(tǒng)計書數(shù)據(jù)如下： 品 牌 甲 乙 首次出現(xiàn)故障時間x (年) 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： (Ⅰ) 從該廠生產(chǎn)的甲品牌轎車中隨機抽取一輛，求首次出現(xiàn)故障發(fā)生在保修期內的概率；

25、(Ⅱ) 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，生產(chǎn)一輛乙品牌轎車的利潤為，分別求，的分布列； (Ⅲ) 該廠預計今后這兩種品牌轎車銷量相當，由于資金限制，只能生產(chǎn)其中一種品牌的轎車，若從經(jīng)濟效益的角度考慮，你認為應該生產(chǎn)哪種品牌的轎車？說明理由． 【解題指南】本小題主要考查古典概型、互斥事件的概率、離散型隨機變量的分布列、數(shù)學期望等基礎知識，考查數(shù)據(jù)處理能力、應用意識，考查必然或偶然思想. 【解析】（I）設“甲品牌轎車首次出現(xiàn)故障發(fā)生在保修期內”為事件A，則. （II）依題意得隨機變量的分布列為 1 2 3

26、 隨機變量的分布列為 （III）甲品牌．由（II）得 (萬元) (萬元) 因為 ，所以該生產(chǎn)甲品牌汽車. 15.（2020·江蘇高考·Ｔ22）（本小題滿分10分） 設為隨機變量，從棱長為1的正方體的12條棱中任取兩條，當兩條棱相交時，；當兩條棱平行時，的值為兩條棱之間的距離；當兩條棱異面時，． （1）求概率； （2）求的分布列，并求其數(shù)學期望． 【解題指南】（1）求出兩條棱相交時相交棱的對數(shù)，即可由概率公式求得概率.（2）求出兩條棱平行且距離為的共有6對，即可求出，從而求出（兩條棱平行且距離為1和兩條棱異面），因此得到隨機變量的分布列，求出其數(shù)學期望. 【解析】（1）若兩條棱相交，則交點必為正方體8個頂點中的一個，過任意1個頂點恰有3條棱， ∴共有對相交棱?！?。 （2）若兩條棱平行，則它們的距離為1或，其中距離為的共有6對， ∴ ，. ∴隨機變量的分布列是： 0 1 ∴其數(shù)學期望.