資源簡介 第六節 二項分布與超幾何分布【課標解讀】【課程標準】1.理解n次獨立重復試驗的模型及二項分布.2.理解兩點分布和超幾何分布的意義,并能進行簡單的應用.【核心素養】數據分析、數學運算、邏輯推理.【命題說明】考向 考法 二項分布、超幾何分布是高考命題的熱點.常以真實社會背景為命題情境,主要考查學生應用相關公式求解實際問題的能力.試題以選擇題、填空題、解答題形式呈現.預測 預計2025年高考二項分布、超幾何分布仍會出題,且與現實生活聯系密切,注意數學建模的訓練.【必備知識·逐點夯實】知識梳理·歸納一、二項分布1.伯努利試驗只包含兩個可能結果的試驗叫做伯努利試驗;將一個伯努利試驗獨立地重復進行n次所組成的隨機試驗稱為n重伯努利試驗.2.二項分布一般地,在n重伯努利試驗中,設每次試驗中事件A發生的概率為p(0如果隨機變量X的分布列具有上式的形式,則稱隨機變量X服從二項分布,記作X~B(n,p).微思考二項分布列公式與二項式定理通項公式是完全一樣的 提示:二者是不同的,二項分布列公式有它的實際意義,且兩者形式也是有區別的.3.兩點分布與二項分布的均值、方差(1)若隨機變量X服從兩點分布,則E(X)=p,D(X)=p(1-p).(2)若X~B(n,p),則E(X)=np,D(X)=np(1-p).二、超幾何分布 一般地,假設一批產品共有N件,其中有M件次品.從N件產品中隨機抽取n件(不放回),用X表示抽取的n件產品中的次品數,則X的分布列為P(X=k)=,k=m,m+1,m+2,…,r,其中,n,N,M∈N*,M≤N,n≤N,m=max{0,n-N+M},r=min{n,M}.如果隨機變量X的分布列具有上式的形式,那么稱隨機變量X服從超幾何分布.微點撥超幾何分布與二項分布的關系若將超幾何分布的概率模型改成:若有N件產品,其中M件是次品,有放回地任意抽取n件,則其中恰有的次品件數X是服從二項分布的.基礎診斷·自測類型 辨析 改編 易錯題號 1 2 3,41.(思考辨析)(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)從4名男演員和3名女演員中選出4人,其中女演員的人數X服從超幾何分布.( )(2)n重伯努利試驗中各次試驗的結果必須相互獨立.( )(3)若X表示n次重復拋擲1枚骰子出現點數是3的倍數的次數,則X服從二項分布.( )(4)二項分布是一個概率分布,其公式相當于(a+b)n二項展開式的通項公式,其中a=p,b=1-p.( )2.(選擇性必修第三冊P77練習T2變條件、變設問)雞接種一種疫苗后,有90%不會感染某種病毒,如果有5只雞接種了疫苗,則恰好有4只雞沒有感染病毒的概率約為( )A.0.33 B.0.66 C.0.5 D.0.453.(“至少”問題理解錯誤)投籃測試中,每人投3次,至少投中2次才能通過測試.已知某同學每次投籃投中的概率為0.6,且各次投籃是否投中相互獨立,則該同學通過測試的概率為( )A.0.648 B.0.432 C.0.36 D.0.3124.(二項分布應用不準致誤)在一次招聘中,主考官要求應聘者從6道備選題中一次性隨機抽取3道題,并獨立完成所抽取的3道題,乙能正確完成每道題的概率為,且每道題完成與否互不影響,記乙能答對題數為Y,則Y的數學期望為________. 【核心考點·分類突破】考點一n重伯努利試驗及其概率[例1](1)(2023·太原質檢)機械研究所對新研發的某批次機械元件進行壽命追蹤調查,隨機抽查的200個機械元件情況如表:使用時 間/天 10~20 21~30 31~40 41~50 51~60個數 10 40 80 50 20若以頻率估計概率,現從該批次機械元件中隨機抽取3個,則至少有2個元件的使用壽命在30天以上的概率為( )A. B. C. D.(2)若某射手每次射擊擊中目標的概率均為,每次射擊的結果相互獨立,則在他連續4次射擊中,恰好有兩次擊中目標的概率為( )A. B. C. D.(3)一袋中裝有5個白球,3個紅球,則從袋中往外取球,每次取出一個,記下球的顏色,然后放回,直到紅球出現10次停止,用X表示取球的次數,則P(X=12)=____________(填表達式). 解題技法n重伯努利試驗概率求解的策略(1)先判斷問題中涉及的試驗是否為n重伯努利試驗,判斷時注意各次試驗之間是否相互獨立,并且每次試驗的結果是否只有兩種,在任何一次試驗中,某一事件發生的概率是否都相等,全部滿足n重伯努利試驗的要求才能用相關公式求解.(2)解此類題時常用互斥事件概率加法公式,相互獨立事件概率乘法公式及對立事件的概率公式.對點訓練1.(2024·北海模擬)端午佳節,小明和小華各自帶了一只肉粽子和一只蜜棗粽子.現在兩人每次隨機交換一只粽子給對方,則兩次交換后,小明擁有兩只蜜棗粽子的概率為( )A. B. C. D.2.(2023·保定模擬)甲、乙兩人各進行3次射擊,甲每次擊中目標的概率為,乙每次擊中目標的概率為,他們每次射擊是否擊中目標互不影響,則甲恰好比乙多擊中目標1次的概率為______. 【加練備選】 (2023·衡水模擬)一個口袋內有n個大小相同的球,其中3個紅球和個白球,已知從口袋中隨機取出1個球是紅球的概率為p,6p∈N,若有放回地從口袋中連續4次取球(每次只取1個球),在4次取球中恰好2次取到紅球的概率大于,則n=____________. 考點二二項分布[例2](1)(2024·上海模擬)設X服從二項分布B(10,),則E(X)=________. (2)(2023·武漢重點中學聯考)在一次國際大型體育運動會上,某運動員報名參加了其中3個項目的比賽.已知該運動員在這3個項目中,每個項目能打破世界紀錄的概率都是,那么在本次運動會上:①求該運動員至少能打破2項世界紀錄的概率;②若該運動員能打破世界紀錄的項目數為X,求X的分布列及均值.解題技法 判斷某隨機變量是否服從二項分布的關鍵點(1)在每一次試驗中,事件發生的概率相同.(2)各次試驗中的事件是相互獨立的.(3)在每一次試驗中,試驗的結果只有兩個,即發生與不發生.對點訓練1.(2024·北京模擬)隨機變量ξ服從二項分布ξ~B(n,p),且E(ξ)=300,D(ξ)=200,則n等于________. 2.(2023·海南模擬)青花釉里紅,是我國珍貴的品種之一.釉里紅的燒制工藝難度較大,因此燒制成功率較低.假設釉里紅瓷器開窯后經檢驗分為成品和廢品兩類,從某工匠燒制的一批釉里紅瓷器中,有放回地抽取兩次,每次隨機抽取1件,取出的2件瓷器中至多有1件是成品的概率為.記從該批瓷器中任取1件是成品的概率為p.(1)求p的值;(2)假設該工匠燒制的任意1件這種瓷器是成品的概率均為p,且每件瓷器的燒制相互獨立,這種瓷器成品每件利潤為10萬元,廢品的利潤為0元.現他燒制3件這種瓷器,設這3件瓷器的總利潤為X萬元,求X的分布列及數學期望.【加練備選】 (2023·福州聯考)福州紙傘是歷史悠久的中國傳統手工藝品,屬于福州三寶之一,紙傘的制作工序大致分為三步:第一步削傘架,第二步裱傘面,第三步繪花刷油.一個優秀的作品除了需要有很好的素材外,更要有制作上的技術要求,已知某工藝師在每個環節制作合格的概率分別為,,,只有當每個環節制作都合格才認為是一次優秀制作.(1)求該工藝師進行3次制作,恰有一件優秀作品的概率;(2)若該工藝師制作4次,其中優秀作品數為X,求X的概率分布列及期望.考點三超幾何分布[例3](2023·天津模擬)某大學生志愿者協會有6名男同學,4名女同學.在這10名同學中,3名同學來自數學學院,其余7名同學來自物理、化學等其他互不相同的七個學院.現從這10名同學中隨機選取3名同學到希望小學進行支教活動(每位同學被選到的可能性相同).(1)求選出的3名同學是來自互不相同的學院的概率;(2)設X為選出的3名同學中女同學的人數,求隨機變量X的分布列及期望.解題技法1.超幾何分布的兩個特點(1)超幾何分布是不放回抽樣問題.(2)隨機變量為抽到的某類個體的個數.2.超幾何分布的概率計算公式從古典概型的角度加以理解更容易記憶:P(X=k)=(k=m,m+1,m+2,…,r,其中n,N,M∈N*,M≤N,n≤N,m=max{0,n-N+M},r=min{n,M}),即恰取了k件次品的概率P=.3.超幾何分布的應用超幾何分布是一個重要分布,其理論基礎是古典概型,主要應用于正品與次品,白球與黑球,男生與女生等實踐中的由差別明顯的兩部分組成的問題.對點訓練(多選題)某單位推出了10道有關二十大的測試題供學習者學習和測試,乙能答對其中的6道題,規定每次測試都是從這10道題中隨機抽出4道,答對一題加10分,答錯一題或不答減5分,最終得分最低為0分,則下列說法正確的是( )A.乙得40分的概率是B.乙得25分的概率是C.乙得10分的概率是D.乙得0分的概率是【加練備選】 為推動乒乓球運動的發展,某乒乓球比賽允許不同協會的運動員組隊參加.現有來自甲協會的運動員3名,其中種子選手2名;乙協會的運動員5名,其中種子選手3名.從這8名運動員中隨機選擇4人參加比賽.(1)設A為事件“選出的4人中恰有2名種子選手,且這2名種子選手來自同一個協會”,求事件A發生的概率;(2)設X為選出的4人中種子選手的人數,求隨機變量X的分布列,并求E(X).第六節 二項分布與超幾何分布【課標解讀】【課程標準】1.理解n次獨立重復試驗的模型及二項分布.2.理解兩點分布和超幾何分布的意義,并能進行簡單的應用.【核心素養】數據分析、數學運算、邏輯推理.【命題說明】考向 考法 二項分布、超幾何分布是高考命題的熱點.常以真實社會背景為命題情境,主要考查學生應用相關公式求解實際問題的能力.試題以選擇題、填空題、解答題形式呈現.預測 預計2025年高考二項分布、超幾何分布仍會出題,且與現實生活聯系密切,注意數學建模的訓練.【必備知識·逐點夯實】知識梳理·歸納一、二項分布1.伯努利試驗只包含兩個可能結果的試驗叫做伯努利試驗;將一個伯努利試驗獨立地重復進行n次所組成的隨機試驗稱為n重伯努利試驗.2.二項分布一般地,在n重伯努利試驗中,設每次試驗中事件A發生的概率為p(0如果隨機變量X的分布列具有上式的形式,則稱隨機變量X服從二項分布,記作X~B(n,p).微思考二項分布列公式與二項式定理通項公式是完全一樣的 提示:二者是不同的,二項分布列公式有它的實際意義,且兩者形式也是有區別的.3.兩點分布與二項分布的均值、方差(1)若隨機變量X服從兩點分布,則E(X)=p,D(X)=p(1-p).(2)若X~B(n,p),則E(X)=np,D(X)=np(1-p).二、超幾何分布 一般地,假設一批產品共有N件,其中有M件次品.從N件產品中隨機抽取n件(不放回),用X表示抽取的n件產品中的次品數,則X的分布列為P(X=k)=,k=m,m+1,m+2,…,r,其中,n,N,M∈N*,M≤N,n≤N,m=max{0,n-N+M},r=min{n,M}.如果隨機變量X的分布列具有上式的形式,那么稱隨機變量X服從超幾何分布.微點撥超幾何分布與二項分布的關系若將超幾何分布的概率模型改成:若有N件產品,其中M件是次品,有放回地任意抽取n件,則其中恰有的次品件數X是服從二項分布的.基礎診斷·自測類型 辨析 改編 易錯題號 1 2 3,41.(思考辨析)(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)從4名男演員和3名女演員中選出4人,其中女演員的人數X服從超幾何分布.( √ )(2)n重伯努利試驗中各次試驗的結果必須相互獨立.( √ )(3)若X表示n次重復拋擲1枚骰子出現點數是3的倍數的次數,則X服從二項分布.( √ )(4)二項分布是一個概率分布,其公式相當于(a+b)n二項展開式的通項公式,其中a=p,b=1-p.( × )2.(選擇性必修第三冊P77練習T2變條件、變設問)雞接種一種疫苗后,有90%不會感染某種病毒,如果有5只雞接種了疫苗,則恰好有4只雞沒有感染病毒的概率約為( )A.0.33 B.0.66 C.0.5 D.0.45【解析】選A.設5只接種疫苗的雞中沒有感染病毒的只數為X,則X~B,所以P=×0.94×0.1≈0.33.3.(“至少”問題理解錯誤)投籃測試中,每人投3次,至少投中2次才能通過測試.已知某同學每次投籃投中的概率為0.6,且各次投籃是否投中相互獨立,則該同學通過測試的概率為( )A.0.648 B.0.432 C.0.36 D.0.312【解析】選A.3次投籃投中2次的概率為P(k=2)=×0.62×(1-0.6),投中3次的概率為P(k=3)=0.63,所以通過測試的概率為P(k=2)+P(k=3)=×0.62×(1-0.6)+0.63=0.648.4.(二項分布應用不準致誤)在一次招聘中,主考官要求應聘者從6道備選題中一次性隨機抽取3道題,并獨立完成所抽取的3道題,乙能正確完成每道題的概率為,且每道題完成與否互不影響,記乙能答對題數為Y,則Y的數學期望為________. 【解析】由題意Y~B(3,),所以E(Y)=3×=2.答案:2【核心考點·分類突破】考點一n重伯努利試驗及其概率[例1](1)(2023·太原質檢)機械研究所對新研發的某批次機械元件進行壽命追蹤調查,隨機抽查的200個機械元件情況如表:使用時 間/天 10~20 21~30 31~40 41~50 51~60個數 10 40 80 50 20若以頻率估計概率,現從該批次機械元件中隨機抽取3個,則至少有2個元件的使用壽命在30天以上的概率為( )A. B. C. D.【解析】選D.由題意可知,該批次每個機械元件使用壽命在30天以上的概率為,因此,從該批次機械元件中隨機抽取3個,至少有2個元件的使用壽命在30天以上的概率為P=×()2×+×()3=.(2)若某射手每次射擊擊中目標的概率均為,每次射擊的結果相互獨立,則在他連續4次射擊中,恰好有兩次擊中目標的概率為( )A. B. C. D.【解析】選B.在某射手連續4次射擊中,恰好有兩次擊中目標的概率為=.(3)一袋中裝有5個白球,3個紅球,則從袋中往外取球,每次取出一個,記下球的顏色,然后放回,直到紅球出現10次停止,用X表示取球的次數,則P(X=12)=____________(填表達式). 【解析】一次取球取到紅球的概率為,取到白球的概率為,前11次取球是11次獨立重復試驗,“取到紅球”的事件發生9次,其概率是×()9×()2.第12次取到紅球的概率是,由相互獨立事件同時發生的概率乘法公式,得P(X=12)=×()9×()2×=×()2×()10.答案:×()2×()10解題技法n重伯努利試驗概率求解的策略(1)先判斷問題中涉及的試驗是否為n重伯努利試驗,判斷時注意各次試驗之間是否相互獨立,并且每次試驗的結果是否只有兩種,在任何一次試驗中,某一事件發生的概率是否都相等,全部滿足n重伯努利試驗的要求才能用相關公式求解.(2)解此類題時常用互斥事件概率加法公式,相互獨立事件概率乘法公式及對立事件的概率公式.對點訓練1.(2024·北海模擬)端午佳節,小明和小華各自帶了一只肉粽子和一只蜜棗粽子.現在兩人每次隨機交換一只粽子給對方,則兩次交換后,小明擁有兩只蜜棗粽子的概率為( )A. B. C. D.【解析】選D.由題意,只能第一次兩人交換相同的粽子,第二次小明用肉粽子換小華的蜜棗粽子,所以P=··=.2.(2023·保定模擬)甲、乙兩人各進行3次射擊,甲每次擊中目標的概率為,乙每次擊中目標的概率為,他們每次射擊是否擊中目標互不影響,則甲恰好比乙多擊中目標1次的概率為______. 【解析】事件“甲恰好比乙多擊中目標1次”分為“甲擊中1次乙擊中0次”“甲擊中2次乙擊中1次”“甲擊中3次乙擊中2次”三種情形,其概率P=××()2××()3+×()2××××()2+×()3××()2×=.答案:【加練備選】 (2023·衡水模擬)一個口袋內有n個大小相同的球,其中3個紅球和個白球,已知從口袋中隨機取出1個球是紅球的概率為p,6p∈N,若有放回地從口袋中連續4次取球(每次只取1個球),在4次取球中恰好2次取到紅球的概率大于,則n=____________. 【解析】因為4次取球中恰好2次取到紅球的概率大于,所以p2>,所以p2>,因為p>0,所以p>,所以又因為6p∈N,所以6p=3,所以p=.又因為從口袋中隨機取出1個球是紅球的概率為p=,所以=,解得n=6.答案:6考點二二項分布[例2](1)(2024·上海模擬)設X服從二項分布B(10,),則E(X)=________. 【解析】因為X服從二項分布B(10,),所以E(X)=10×=.答案:(2)(2023·武漢重點中學聯考)在一次國際大型體育運動會上,某運動員報名參加了其中3個項目的比賽.已知該運動員在這3個項目中,每個項目能打破世界紀錄的概率都是,那么在本次運動會上:①求該運動員至少能打破2項世界紀錄的概率;②若該運動員能打破世界紀錄的項目數為X,求X的分布列及均值.【解析】①依題意知,該運動員在每個項目上“能打破世界紀錄”為獨立事件,并且每個事件發生的概率相同.設“該運動員至少能打破2項世界紀錄”為事件A,則有P(A)=()2(1-)+()3=.②由①可知X~B(3,),則P(X=0)=(1-)3=,P(X=1)=··(1-)2=,P(X=2)=·()2·(1-)=,P(X=3)=·()3=,所以X的分布列為X 0 1 2 3P所以均值E(X)=0×+1×+2×+3×=2.解題技法 判斷某隨機變量是否服從二項分布的關鍵點(1)在每一次試驗中,事件發生的概率相同.(2)各次試驗中的事件是相互獨立的.(3)在每一次試驗中,試驗的結果只有兩個,即發生與不發生.對點訓練1.(2024·北京模擬)隨機變量ξ服從二項分布ξ~B(n,p),且E(ξ)=300,D(ξ)=200,則n等于________. 【解析】由題意可得,解得.答案:9002.(2023·海南模擬)青花釉里紅,是我國珍貴的品種之一.釉里紅的燒制工藝難度較大,因此燒制成功率較低.假設釉里紅瓷器開窯后經檢驗分為成品和廢品兩類,從某工匠燒制的一批釉里紅瓷器中,有放回地抽取兩次,每次隨機抽取1件,取出的2件瓷器中至多有1件是成品的概率為.記從該批瓷器中任取1件是成品的概率為p.(1)求p的值;【解析】(1)設A表示事件“取出的2件瓷器中至多有1件是成品”,A1表示事件“取出的2件瓷器中無成品”,A2表示事件“取出的2件瓷器中恰有1件是成品”,則P(A)=P(A1)+P(A2)=(1-p)2+p(1-p)=1-p2=,解得p=.(2)假設該工匠燒制的任意1件這種瓷器是成品的概率均為p,且每件瓷器的燒制相互獨立,這種瓷器成品每件利潤為10萬元,廢品的利潤為0元.現他燒制3件這種瓷器,設這3件瓷器的總利潤為X萬元,求X的分布列及數學期望.【解析】(2)設這3件瓷器中成品的件數為Y.由題可知Y~B(3,).因為X=10Y,所以P(X=0)=P(Y=0)=()0()3=,P(X=10)=P(Y=1)=()1()2=,P(X=20)=P(Y=2)=()2()1=,P(X=30)=P(Y=3)=()3()0=,所以X的分布列為X 0 10 20 30P所以E(X)=0×+10×+20×+30×=3.【加練備選】 (2023·福州聯考)福州紙傘是歷史悠久的中國傳統手工藝品,屬于福州三寶之一,紙傘的制作工序大致分為三步:第一步削傘架,第二步裱傘面,第三步繪花刷油.一個優秀的作品除了需要有很好的素材外,更要有制作上的技術要求,已知某工藝師在每個環節制作合格的概率分別為,,,只有當每個環節制作都合格才認為是一次優秀制作.(1)求該工藝師進行3次制作,恰有一件優秀作品的概率;【解析】(1)由題意可知,制作一件優秀作品的概率為××=,所以該工藝師進行3次制作,恰有一件優秀作品的概率P=()()2=.(2)若該工藝師制作4次,其中優秀作品數為X,求X的概率分布列及期望.【解析】(2)該工藝師制作4次,其中優秀作品數為X,X的所有可能取值為0,1,2,3,4,由題意可知,X~B(4,),P(X=0)=()4=,P(X=1)=()()3=,P(X=2)=()2()2=,P(X=3)=()3()=,P(X=4)=()4=,故X的分布列為X 0 1 2 3 4PE(X)=4×=.考點三超幾何分布[例3](2023·天津模擬)某大學生志愿者協會有6名男同學,4名女同學.在這10名同學中,3名同學來自數學學院,其余7名同學來自物理、化學等其他互不相同的七個學院.現從這10名同學中隨機選取3名同學到希望小學進行支教活動(每位同學被選到的可能性相同).(1)求選出的3名同學是來自互不相同的學院的概率;【解析】(1)從這10名同學中隨機選取3名同學到希望小學進行支教,基本事件總數n=,設“選出的3名同學是來自互不相同的學院”為事件A,事件A包含的基本事件個數m=+,則選出的3名同學是來自互不相同的學院的概率為P(A)==.(2)設X為選出的3名同學中女同學的人數,求隨機變量X的分布列及期望.【解析】(2)隨機變量X的所有可能值為0,1,2,3,P(X=0)==,P(X=1)==,P(X=2)==,P(X=3)==,所以隨機變量X的分布列為X 0 1 2 3PE(X)=0×+1×+2×+3×=.解題技法1.超幾何分布的兩個特點(1)超幾何分布是不放回抽樣問題.(2)隨機變量為抽到的某類個體的個數.2.超幾何分布的概率計算公式從古典概型的角度加以理解更容易記憶:P(X=k)=(k=m,m+1,m+2,…,r,其中n,N,M∈N*,M≤N,n≤N,m=max{0,n-N+M},r=min{n,M}),即恰取了k件次品的概率P=.3.超幾何分布的應用超幾何分布是一個重要分布,其理論基礎是古典概型,主要應用于正品與次品,白球與黑球,男生與女生等實踐中的由差別明顯的兩部分組成的問題.對點訓練(多選題)某單位推出了10道有關二十大的測試題供學習者學習和測試,乙能答對其中的6道題,規定每次測試都是從這10道題中隨機抽出4道,答對一題加10分,答錯一題或不答減5分,最終得分最低為0分,則下列說法正確的是( )A.乙得40分的概率是B.乙得25分的概率是C.乙得10分的概率是D.乙得0分的概率是【解析】選ABC.設乙的得分為X,則由題意X的所有可能取值為0,10,25,40,所以P==,P==,P==,P==.【加練備選】 為推動乒乓球運動的發展,某乒乓球比賽允許不同協會的運動員組隊參加.現有來自甲協會的運動員3名,其中種子選手2名;乙協會的運動員5名,其中種子選手3名.從這8名運動員中隨機選擇4人參加比賽.(1)設A為事件“選出的4人中恰有2名種子選手,且這2名種子選手來自同一個協會”,求事件A發生的概率;【解析】(1)由已知,有P(A)==.所以事件A發生的概率為.(2)設X為選出的4人中種子選手的人數,求隨機變量X的分布列,并求E(X).【解析】(2)隨機變量X服從超幾何分布,X的所有可能取值為1,2,3,4,P(X=k)=(k=1,2,3,4).故P(X=1)==,P(X=2)==,P(X=3)==,P(X=4)==,所以隨機變量X的分布列為X 1 2 3 4P所以E(X)=1×+2×+3×+4×=. 展開更多...... 收起↑ 資源列表 第十一章 第六節 二項分布與超幾何分布 - 學生版 .docx 第十一章 第六節 二項分布與超幾何分布.docx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫