专题20概率、随机变量与分布列(解析版).docx
《专题20概率、随机变量与分布列(解析版).docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《专题20概率、随机变量与分布列(解析版).docx(24页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、专题20概率、随机变量与分布列一、知识速览二、考点速览知识点1随机事件的概率与古典概型1、事件的相关概念2、频率与概率的关系(1)频率:在次重复试验中,事件彳发生的次数人称为事件彳发生的频数,频数人与总次数的比值&,叫做事件力发生的频率.n(2)概率:在大量重复尽心同一试验时,事件Z发生的频率A总是接近于某个常数,并且在它附近摆n动,这时,就把这个常数叫做事件力的概率,记作PJ).(3)概率与频率的关系:对于给定的随机事件4,由于事件力发生的频率4随着试验次数的增加稳定n于概率P(4),因此可以用频率&来估计概率尸(彳).n3、事件的关系与运算(1)包含关系:一般地,对于事件力和事件5,如果事
2、件力发生,则事件8一定发生,这时称事件8包含事件4(或者称事件4包含于事件8),记作834或者力工8.(2)相等关系:一般地,若8=力且/=8,称事件4与事件8相等.(3)并事件(和事件):若某事件发生当且仅当事件/发生或事件5发生,则称此事件为事件/与事件8的并事件(或和事件),记作4U8(或4+3).(4)交事件(积事件):若某事件发生当且仅当事件Z发生且事件B发生,则称此事件为事件力与事件8的交事件(或积事件),记作力ClB(或48).(5)互斥事件:在一次试验中,事件/和事件B不能同时发生,即4118=0,则称事件N与事件8互斥;如果4,4,,4中任何两个都不可能同时发生,那么就说事件
3、4,.A2.,4彼此互斥.(6)对立事件:若事件4和事件8在任何一次实验中有且只有一个发生,即NUB=C不发生,A11B=0则称事件A和事件B互为对立事件,事件A的对立事件记为,.4、概率的基本性质(1)对于任意事件N都有:0P(4l.(2)必然事件的概率为1,即P(C)=1;不可能事概率为0,即P(0)=O.(3)概率的加法公式:若事件4与事件5互斥,则尸(4118)=2(4)+尸(8).推广:一般地,若事件4,A24彼此互斥,则事件发生(即4,A2t.4中有一个发生)的概率等于这个事件分别发生的概率之和,即:p(4+4+4)=p(4)+p(4)+p(4)(4)对立事件的概率:若事件力与事件
4、8互为对立事件,则尸(4)=1-尸(8),P(B)=I-P(Z),且UB)=p)+P(B)=I.(5)概率的单调性:若A=B,则P()P(B).(6)若力,8是一次随机实验中的两个事件,则尸(4UB)=尸(+尸(8)-尸(4(18).5、古典概型(1)古典概型的定义:一般地,若试验E具有以下特征:有限性:样本空间的样本点只有有限个;等可能性:每个样本点发生的可能性相等.称试验E为古典概型试验,其数学模型称为古典概率模型,简称古典概型.2、古典概型的概率公式:一般地,设试验E是古典概型,样本空间C包含个样本点,事件/包含其中的左个样本点,则定义事件4的概率Pw)=I=招.知识点2相互独立事件与条
5、件概率、全概率1、相互独立事件(1)相互独立事件的概念对于两个事件4,B,如果P(8%)=P(8),则意味着事件4的发生不影响事件8发生的概率.设P(J)O,根据条件概率的计算公式,P(B)=P(BM)=C幽,从而P(NB)=尸(4)尸(8).尸(力)由此可得:设力,8为两个事件,若P(AB)=P(八)P(B),则称事件力与事件5相互独立.(2)概率的乘法公式:由条件概率的定义,对于任意两个事件4与8,若尸(4)0,则P(AB)=P(八)P(BA).我们称上式为概率的乘法公式.(3)相互独立事件的性质:如果事件力,8互相独立,那么彳与耳,N与6,N与与也都相互独立.(4)两个事件的相互独立性的
6、推广:两个事件的相互独立性可以推广到n(n2,neN)个事件的相互独立性,即若事件4,4,,4相互独立,则这个事件同时发生的概率P(444)=P(4X4)P(4)2、条件概率(1)条件概率的定义:一般地,设力,8为两个事件,且尸(4)0,称尸(Bm)=今卷为在事件4发生的条件下,事件B发生的条件概率.(2)条件概率的性质条件概率具有概率的性质,任何事件的条件概率都在0和1之间,即0P(84)l.必然事件的条件概率为1,不可能事件的条件概率为0.如果B与C互斥,则一(BUCM)=C(BI)+P(C14)3、全概率公式(1)全概率公式:P(B)=P(八)P(BIA)+P(八)P(BA):(2)若样
7、本空间。中的事件4,4,,4满足:任意两个事件均互斥,即44=0,iJ=L2,,i工人4+4+4=。;P(4)0,i=l,2,.则对Q中的任意事件8,都有B=BA,+8A2+B4,且P(B)=2P(BAj)二P(Ai)P(BIAi)./=1/=14、贝叶斯公式P()P(84)P(A)P(B J) + Pq)P(Bl A)(1)一般地,当OP()0时,有P(力网=P(”常(2)定理2若样本空间C中的事件4,4,,4满足:任意两个事件均互斥,即44=0,3/=1,2,,i工人4+A1HFAn=;0尸(4)1,/=1,2,.则对中的任意概率非零的事件B,都有6=4+64+BAn,且W) = 乂施P(
8、Aj)P Ai) P(4)P(B4) r=!知识点3随机变量的分布列、均值与方差1、随机变量的有关概念(1)随机变量:随着试验结果变化而变化的变量,常用字母X,y,S小表示.(2)离散型随机变量:所有取值可以一一列出的随机变量.2、离散型随机变量分布列(1)离散型随机变量分布列的表示:一般地,若离散型随机变量X可能取的不同值为,当,为,X取每一个值(i=1,2,,)的概率P(X=XJ=Pj,以表格的形式表示如下:X苦-V2XiXnPPxPlPiPn我们将上表称为离散型随机变量X的概率分布列,简称为X的分布列.有时为了简单起见,也用等式P(X=Xi)=Pj,i=1,2,表示X的分布列.(2)分布
9、列的性质:(1)p,0z=l2,/?;(2)pl+p2卜Pzf=13、离散型随机变量的均值与方差:(1)均值:E(X)=玉p+P2+WP,+%P.=1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)均值的性质E(C)=C(C为常数).若Y=X+b,其中,b为常数,则Y也是随机变量,且E(X+6)=E(X)+b.E(X+X2)=E(Ar1)+E(X2).如果,X1相互独立,则E(XlX2)=E(XJE(X2).(3)方差:X)=f(XLE(X)2p为随机变量X的方差,它刻画了随机变量X与其均值E(的平均偏离C=I程度,称其算术平方根J5而为随机变量X的标准差.(4)方差
10、的性质若y=X+力,其中,6为常数,则丫也是随机变量,且O(X+ZO=Lo(X).方差公式的变形:D(X)=E(X2)-IE(X)J2.知识点4两点分布、二项分布、超几何分布与正态分布1、两点分布:若随机变量X的分布列具有下表的形式,则称X服从两点分布,并称P=P(X=I)为成功概率.X01PLPP2、二项分布(1)次独立重复试验:一般地,在相同条件下重复做的次试验称为次独立重复试验.【注意】独立重复试验的条件:每次试验在同样条件下进行;各次试验是相互独立的;每次试验都只有两种结果,即事件要么发生,要么不发生.(2)二项分布的表示:一般地,在次独立重复试验中,用X表示事件/发生的次数,设每次试
11、验中事件力发生的概率为,不发生的概率9=Jp,那么事件/恰好发生次的概率是P(X=A)=C:PwT(k=0,1,2,,),于是得到X的分布列X01knP由于表中第二行恰好是二项式展开式(4+p)n=CPW+Clnpqn-+C:pkqn-k+C:pnq0各对应项的值,称这样的离散型随机变量X服从参数为,P的二项分布,记作X8(,p),并称P为成功概率.(3)二项分布的期望、方差:若XB(MP),则E(X)=叩,D(X)=np(-p),率为P(X = Z) =豆争 CN3、超几何分布:在含有“件次品的N件产品中,任取件,其中恰有X件次品,则事件X=4发生的概A=O,2,.,m,其中?=min,且N
12、,MN,n,M,NgN,称分布列为超几何分布列.如果随机变量X的分布列为超几何分布列,则称随机变量X服从超几何分布.(1)正态曲线:我们把函数0Sa)=xe(- , +8)(其中是样本均值,b是样本标准差)X01mPX-1-4、正态曲线与正态分布的图象称为正态分布密度曲线,简称正态曲线.正态曲线呈钟形,即中间窗,两边低.(2)正态曲线的性质曲线位于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(最大值)云);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b确定.b越小,曲线越“高瘦”,表示总体的分布越
13、集中;。越大,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散,(3)正态分布:一般地,如果对于任何实数。,b(ab),随机变量X满足尸g0,尸(-。犬:+)=/0(.1)(11为下图中阴影部分的面积,对于固定的和。而言,该面积随着b的减小而变大.这说明b越小,X落在区间(-的概率越大,即X集中在周围的概率越大特别地,有尸(一bX+b)=0.6826;尸(-2bX+2b)=0.9544;P(-3X+3)=0.9974.由P(4-3bX+3b)=0.9974,知正态总体几乎总取值于区间(-3b,+3b)之内.而在此区间以外取值的概率只有0.0026,通常认为这种情况在一次试验中几乎不可能发生,即为小概率事件
14、.在实际应用中,通常认为服从于正态分布N,/)的随机变量X只取(一3,4+3)之间的值,并简称之为3。原则.一、随机事件的频率与概率1、频率是概率的近似值,概率是频率的稳定值.通常用概率来反映随机事件发生的可能性的大小,有时也用频率来作为随机事件概率的估计值.2、随机事件概率的求法:利用概率的统计定义求事件的概率,即通过大量的重复试验,事件发生的频率会逐渐趋近于某一个常数,这个常数就是概率.【典例1】(2023全国高三对口高考)下列说法:设有一批产品,其次品率为,则从中任取200件,必有10件次品;做100次抛硬币的试验,有51次出现正面.因此出现正面的概率是;随机事件力的概率是频率的稳定值;
15、随机事件4的概率趋近于0,即尸(趋近于0,则力是不可能事件;抛掷骰子100次,9得点数是1的结果是18次,则出现1点的频率是言;随机事件的频率就是这个事件发生的概率;其中正确的有.【答案】【解析】概率指的是无穷次试验中,出现的某种名件的频率总在个固定的值的附近波动,这个固定的值就是概率.通过概率定义可以分析出,出现的事件是在个固定值波动,并不是个确定的值,则本题中从该批产品中任取200件,应该是10件次品左右,不定出现10件次品,错误;100次抛硬币的试验并不是无穷多次试验,出现的频率也不是概率,事实上硬币只有两个面,每个面出现的概率是相等的,所以因此出现正面的概率是,错误;随机事件的概率是通
16、过多次试验,算出频率后来估计它的概率的,当试验的次数多了,这个频率就越来越接近概率,所以随机事件4的概率是频率的稳定值,正确;随机事件彳的概率趋近于0,说明事件力发生的可能性很小,但并不表示不会发生,错误;抛掷骰子100次,得点数是1的结果是18次,则出现1点的频率是卷=看,正确;根据概率的定义,随机事件的频率只是这个事件发生的概率的近似值,它并不等于概率,错误;综上,正确的说法有.故答案为:【典例2】(2021上四川成都高三石室中学校考开学考试)在一次抛硬币的试验中,某同学用一枚质地均匀的硬币做了100次试验,发现正面朝上出现了40次,那么出现正面朝上的频率和概率分别为()A.,0.4B.,
17、0.5C.,0.5D.,【答案】C【解析】某同学用一枚质地均匀的硬币做了100次试验,正面朝上出现了40次,40所以出现正面朝上的频率为丽=04,因为每次抛硬币时,正面朝上和反面朝上的机会相等,都是,所以出现正面朝上的概率是,故选:C二、判断互斥、对立事件的两种方法(1)定义法:判断互斥事件、对立事件一般用定义判断,不可能同时发生的两个事件为互斥事件;两个事件,若有且仅有一个发生,则这两事件为对立事件,对立事件一定是互斥事件.(2)集合法:由各个事件所含的结果组成的集合彼此的交集为空集,则事件互斥.事件/的对立事件所含的结果组成的集合,是全集中由事件力所含的结果组成的集合的补集.【典例1】(2
18、023四川宜宾统考三模)抛掷一枚质地均匀的骰子一次,事件1表示“骰子向上的点数为奇数”,事件2表示“骰子向上的点数为偶数”,事件3表示“骰子向上的点数大于3”,事件4表示“骰子向上的点数小于3”则()A.事件1与事件3互斥B.事件1与事件2互为对立事件C.事件2与事件3互斥D.事件3与事件4互为对立事件【答案】B【解析】由题可知,事件1可表示为:4=135,事件2可表示为:B=2,4,6,事件3可表示为:C=4,5,6,事件4可表示为:O=L2,因为InC=5,所以事件1与事件3不互斥,A错误:因为4c8为不可能事件,N=B为必然齐件,所以事件1与事件2互为对立事件,B正确;因为BnC=4,6
19、,所以事件2与事件3不互斥,C错误;因为CCo为不可能事件,CDo不为必然事件,所以事件3与事件4不互为对立事件,D错误;故选:B.【典例2(2023湖南高三校联考二模)随着2022年卡塔尔世界杯的举办,中国足球也需要重视足球教育.某市为提升学生的足球水平,特地在当地选拔出几所学校作为足球特色学校,开设了“5人制人制,9人制11人制四类足球体验课程.甲、乙两名同学各自从中任意挑选两门课程学习,设事件力=”甲乙两人所选课程恰有一门相同”,事件3=甲乙两人所选课程完全不同,事件C=甲乙两人均未选择3人制,课程”,则()A.4与8为对立事件B.4与C互斥C.4与C相互独立D.8与。相互独立【答案】C
20、【解析】依题意甲、乙两人所选课程有如下情形:有门相同,两门都相同,两门都不相同,故4与8互斥不对立,A错误;当甲乙两人均未选择“5人制”课程时,两人可能选的课程有一门相同,4与C不互斥,B错误;所以P(N)=CgJ=2p(b)=-v=1,p(c)=4=l,且P(4C)=I=P(BC)=O,所以P(XC)=P(N)P(C),C4-C46P(BC)P(5)P(C),即力与。相互独立,8与C不相互独立,C正确,D错误,故选:C.三、复杂事件的概率的两种求法(1)直接求法,将所求事件分解为一些彼此互斥的事件,运用互斥事件的概率求和公式计算.(2)间接求法,先求此事件的对立事件的概率,再用公式尸(N)=
21、I一尸(4)求解(正难则反),特别是“至多”“至少型题目,用间接求法就比较简便.【典例1】(2023上山西大同高三统考阶段练习)已知某音响设备由五个部件组成,力电视机,8影碟机,C线路,。左声道和E右声道,其中每个部件能否正常工作相互独立,各部件正常工作的概率如图所示.能听到声音,当且仅当4与5至少有一个正常工作,C正常工作,。与E中至少有一个正常工作.则听不到声音的概率为()A.0.19738B.0.00018C.0.01092D.【答案】A【解析】设能听到声音为方件M,则?()=1-尸(彳耳)尸(7)1-尸(方后)=1-尸(彳)尸3).尸(0.1-尸(方)尸伍)=(l-0.10.2)0.9
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 专题 20 概率 随机变量 分布 解析
链接地址:https://www.desk33.com/p-998827.html