(新高考)高考数学一轮复习课件第10章§10.10《概率、统计与其他知识的交汇问题　培优课》(含解析)

这是一份(新高考)高考数学一轮复习课件第10章§10.10《概率、统计与其他知识的交汇问题　培优课》(含解析)，共60页。PPT课件主要包含了题型一，进行一次试验，所以分数X的分布列为，据题意有，思维升华，随机变量X的分布列为，当n≥3时，当n为偶数时，题型二，X的分布列如下等内容，欢迎下载使用。

概率、统计与数列的综合问题
例1　为了备战亚运会，跳水运动员甲参加国家队训练测试，已知该运动员连续跳水m次，每次测试都是独立的.若运动员甲每次选择难度系数较小的动作A与难度系数较大的动作B的概率均为 .每次跳水测试时，若选择动作A，取得成功的概率为 ，取得成功记1分，否则记0分.若选择动作B，取得成功的概率为 ，取得成功记2分，否则记0分.总得分记为X分.(1)若m＝2，求分数X的分布列与均值.(若结果不为整数，用分数表示)
进行两次试验，X的所有可能取值为0,1,2,3,4，
(2)若测试达到n分则中止，记运动员在每一次跳水均取得成功且累计得分为n分的概率为G(n)，如G(1)＝ .①求G(2)；
②问是否存在λ∈R，使得{G(n)－λG(n－1)}为等比数列，其中n∈N*，n≥2？若有，求出λ；若没有，请说明理由.
高考有时将概率、统计等问题与数列交汇在一起进行考查，因此在解答此类题时，准确把题中所涉及的事件进行分解，明确所求问题所属的事件类型是关键.
跟踪训练1　(2022·大连模拟)一款游戏规则如下：掷一枚质地均匀的硬币，若出现正面向前跳2步，若出现反面向前跳1步.(1)若甲、乙二人同时参与游戏，每人各掷硬币2次，①求甲向前跳的步数大于乙向前跳的步数的概率；
设甲向前跳的步数为Y，乙向前跳的步数为Z，则P(Y＝2)＝P(Z＝2)＝ ，P(Y＝3)＝P(Z＝3)＝ ，
P(Y＝4)＝P(Z＝4)＝ ，
②记甲、乙二人向前跳的步数和为X，求随机变量X的分布列和均值.
由①知X的所有可能取值为4,5,6,7,8，
P(X＝6)＝ ，
(2)若某人掷硬币若干次，向前跳的步数为n(n∈N*)的概率记为pn，求pn的最大值.
概率、统计与函数的综合问题
例2　(2021·新高考全国Ⅱ)一种微生物群体可以经过自身繁殖不断生存下来，设一个这种微生物为第0代，经过一次繁殖后为第1代，再经过一次繁殖后为第2代……，该微生物每代繁殖的个数是相互独立的且有相同的分布列，设X表示1个微生物个体繁殖下一代的个数，P(X＝i)＝pi(i＝0,1,2,3).(1)已知p0＝0.4，p1＝0.3，p2＝0.2，p3＝0.1，求E(X)；
E(X)＝0×0.4＋1×0.3＋2×0.2＋3×0.1＝1.
(2)设p表示该种微生物经过多代繁殖后临近灭绝的概率，p是关于x的方程：p0＋p1x＋p2x2＋p3x3＝x的一个最小正实根，求证：当E(X)≤1时，p＝1，当E(X)>1时，p<1；
设f(x)＝p3x3＋p2x2＋(p1－1)x＋p0，因为p3＋p2＋p1＋p0＝1，故f(x)＝p3x3＋p2x2－(p2＋p0＋p3)x＋p0，若E(X)≤1，则p1＋2p2＋3p3≤1，故p2＋2p3≤p0.f′(x)＝3p3x2＋2p2x－(p2＋p0＋p3)，因为f′(0)＝－(p2＋p0＋p3)<0，f′(1)＝p2＋2p3－p0≤0，故f′(x)有两个不同零点x1，x2，且x1<0<1≤x2，
且x∈(－∞，x1)∪(x2，＋∞)时，f′(x)>0；x∈(x1，x2)时，f′(x)<0，故f(x)在(－∞，x1)，(x2，＋∞)上单调递增，在(x1，x2)上单调递减，若x2＝1，因为f(x)在(x1，x2)上单调递减且f(1)＝0，而当x∈(0，x2)时，因为f(x)在(x1，x2)上单调递减，故f(x)>f(x2)＝f(1)＝0，故1为p0＋p1x＋p2x2＋p3x3＝x的一个最小正实根，若x2>1，因为f(1)＝0且在(0，x2)上单调递减，故1为p0＋p1x＋p2x2＋p3x3＝x的一个最小正实根，综上，若E(X)≤1，则p＝1.
若E(X)>1，则p1＋2p2＋3p3>1，故p2＋2p3>p0.此时f′(0)＝－(p2＋p0＋p3)<0，f′(1)＝p2＋2p3－p0>0，故f′(x)有两个不同零点x3，x4，且x3<00；x∈(x3，x4)时，f′(x)<0，故f(x)在(－∞，x3)，(x4，＋∞)上单调递增，在(x3，x4)上单调递减，
而f(1)＝0，故f(x4)<0，又f(0)＝p0>0，故f(x)在(0，x4)上存在一个零点 p，且p<1.所以p为p0＋p1x＋p2x2＋p3x3＝x的一个最小正实根，此时p<1，故当E(X)>1时，p<1.
(3)根据你的理解说明(2)问结论的实际含义.
意义：每一个该种微生物若繁殖后代的平均数不超过1，则若干代必然灭绝，若繁殖后代的平均数超过1，则若干代后灭绝的概率小于1.
在概率与统计的问题中，决策的工具是样本的数字特征或有关概率.决策方案的最佳选择是将概率最大(最小)或均值最大(最小)的方案作为最佳方案，这往往借助于函数、不等式或数列的有关性质去实现.
跟踪训练2　(2022·唐山模拟)某赛事共有16位选手参加，采用双败淘汰制.双败淘汰制，即一个选手在两轮比赛中失败才被淘汰出局.各选手抽签后两两交战(结果是“非胜即败”)，胜者继续留在胜者组，败者则被编入败者组，在败者组一旦失败即被淘汰，最后由胜者组的获胜者和败者组的获胜者进行决赛.对阵秩序表如图所示：
赛前通过抽签确定选手编号为1～16，在胜者组进行第一轮比赛.每条横线代表一场比赛，横线下方的记号为失败者的编号代码，而获胜者没有
代码，如败者组中的①，②，…，⑧指的是在胜者组第一轮比赛的失败者，败者组中的A，B，…，G指的是在胜者组第二轮到第四轮比赛的失败者.
(1)本赛事共计多少场比赛？一位选手最多能进行多少轮比赛？(直接写结果)
(2)选手甲每轮比赛胜败都是等可能的，设甲共进行X轮比赛，求其均值E(X)；
X的所有可能取值为2,3,4,5,6,7.
(3)假设选手乙每轮比赛的胜率都为t，那么乙有三成把握经败者组进入决赛吗？
乙经败者组进入决赛的概率为f(t)＝ (1－t)t5，0所以，乙没有三成把握经败者组进入决赛.
KESHIJINGLIAN
1.(2022·唐山模拟)设某病毒在进入人体后有潜伏期，患者在潜伏期内无任何症状，但已具传染性.假设一位病毒携带者在潜伏期内每天有n位密接者，每位密接者被感染的概率为p，(1)若n＝3，p＝ ，求一天内被一位病毒携带者直接感染人数X的分布列和均值；
随机变量X的均值为E(X)＝3× ＝1.
(2)某定点医院为筛查某些人员是否感染此病毒，需要检测血液样本是否为阳性，有以下两种检验方式：①逐份检验，即k份血液样本需要检验k次；②混合检验，即将k份(k∈N*且k≥2)血液样本分别取样混合在一起检验，若检验结果为阴性，则这k份血液样本全为阴性，因而这k份血液样本只要检验一次就够了.如果检验结果为阳性，为了明确这k份血液样本究竟哪份为阳性，就要对k份血液样本再逐份检验，此时这k份血液样本的检验次数为k＋1次.
假设样本的检验结果相互独立，且每份样本检验结果是阳性的概率为p＝1－ ，为使混合检验需要的检验的总次数ξ的均值比逐份检验的总次数η
的均值更少，求k的取值范围.参考数据：ln 2≈0.693 1，ln 3≈1.098 6，ln 4≈1.386 3，ln 5≈1.609 4，ln 6≈1.791 8.
由题意知ξ的所有可能取值为1，k＋1，且P(ξ＝1)＝(1－p)k，P(ξ＝k＋1)＝1－(1－p)k，∴E(ξ)＝(1－p)k＋(k＋1)[1－(1－p)k]＝k＋1－k(1－p)k，又∵E(η)＝k，依题意知E(ξ)＜E(η)，即k＋1－k(1－p)k＜k，
设f(x)＝ln x－ ，
∴当00，当x>3时，f′(x)<0，∴f(x)在(0,3)上单调递增，在(3，＋∞)上单调递减，
故k的取值范围为2≤k≤4且k∈N*.
2.(2022·泉州模拟)某公司为了解年宣传费x(单位：十万元)对年利润y(单位：十万元)的影响，统计甲、乙两个地区5个营业网点近10年的年宣传费和利润相关数据，公司采用相关指标衡量宣传费是否产生利润效益，产生利润效益的年份用“＋”，反之用“－”号记录.
(1)根据以上信息，填写下面2×2列联表，依据小概率值α＝0.05的独立性检验，能否认为宣传费是否产生利润效益与地区有关？
根据题意填写列联表如下表所示：
零假设为H0：宣传费是否产生利润效益与地区无关，根据列联表中的数据，经计算得到
＝x0.05，∴依据小概率值α＝0.05的独立性检验，我们推断H0不成立，即认为宣传费是否产生利润效益与地区有关.
根据上述信息，某同学得出“因为甲地模型的残差平方和小于乙地模型的残差平方和，所以甲地的模型拟合度高于乙地”的判断，根据你所学的统计知识，分析上述判断是否正确，并给出适当的解释；
对于甲地，其模型决定系数
∴乙地模型的拟合程度更高，故“因为甲地模型的残差平方和小于乙地模型的残差平方和，所以甲地的模型拟合度高于乙地”的判断是不正确的.
(3)该公司选择上述两个模型进行预报，若欲投入36万元的年宣传费，如何分配甲、乙两地的宣传费用，可以使两地总的年利润达到最大.
设投入甲地的年宣传费为x(单位：十万元)，则投入乙地的费用为(3.6－x)(单位：十万元)，设两地总的年利润为ω(x)(单位：十万元)，则ω(x)＝－0.28＋ ＋1.3＋1.8ln(3.6－x)＝ ＋1.8ln(3.6－x)＋1.02,0当0< <1.2，即00，ω(x)单调递增，当 >1.2，即x>1.44时，ω′(x)<0，ω(x)单调递减，∴当x＝1.44时，ω(x)取得最大值，最大值为1.8ln 2.16＋3.42.故分配给甲地14.4万元，分配给乙地21.6万元时，可以使两地总的年利润达到最大，最大利润为(18ln 2.16＋34.2)万元.
3.某种病毒存在人与人之间的传染，可以通过与患者的密切接触进行传染.我们把与患者有过密切接触的人群称为密切接触者，每位密切接触者被感染后即被称为患者.已知每位密切接触者在接触一个患者后被感染的概率为p(0由题意知，被感染人数服从二项分布X～B(a，p)，则P(X)＝ (1－p)a－X(0≤X≤a)，E(X)＝ap.
(2)该病毒在进入人体后有14天的潜伏期，在这14天的潜伏期内患者无任何症状，为病毒传播的最佳时间，设每位患者在被感染后的第二天又有a位密切接触者，从某一名患者被感染，按第1天算起，第n天新增患者的均值记为En(n≥2).①求数列{En}的通项公式，并证明数列{En}为等比数列；
第n天被感染人数为(1＋ap)n－1，第n－1天被感染人数为(1＋ap)n－2，由题目中均值的定义可知，En＝(1＋ap)n－1－(1＋ap)n－2＝ap(1＋ap)n－2(n≥2)，
则 ＝1＋ap，且E2＝ap.
∴{En}是以ap为首项，1＋ap为公比的等比数列.
≈1.1－0.7－0.3＝0.1.
当a＝10时，En＝10p(1＋10p)n－2，则E6′＝10×0.1×(1＋10×0.1)4＝16，E6＝10×0.5×(1＋10×0.5)4＝6 480.∵E6>E6′，∴戴口罩很有必要.
4.(2022·济南模拟)某企业对生产设备进行优化升级，升级后的设备控制系统由2k－1(k∈N*)个相同的元件组成，每个元件正常工作的概率均为p(0①当k＝2时，求控制系统中正常工作的元件个数X的分布列和均值；
因为k＝2，所以控制系统中正常工作的元件个数X的所有可能取值为0,1,2,3，
所以控制系统中正常工作的元件个数X的分布列为
控制系统中正常工作的元件个数X的均值为
(2)已知设备升级前，单位时间的产量为a件，每件产品的利润为1元，设备升级后，在正常运行状态下，单位时间的产量是原来的4倍，且出现了高端产品，每件产品成为高端产品的概率为 ，每件高端产品的利润是2元.请用pk表示出设备升级后单位时间内的利润y(单位：元)，在确保控制系统中元件总数为奇数的前提下，分析该设备能否通过增加控制系统中元件的个数来提高利润.
升级改造后单位时间内产量的分布列为
所以升级改造后单位时间内产量的均值为4apk.所以
设备升级后单位时间内的利润为y＝2apk＋3apk＝5apk，即y＝5apk.
因为控制系统中元件总数为奇数，若增加2个元件，则第一类：原系统中至少有k＋1个元件正常工作，其概率为p(1)＝pk－ (1－p)k－1；
第三类：原系统中有k－1个元件正常工作，新增2个元件全部正常工作，
所以当p> 时，pk＋1－pk>0，pk单调递增，即增加元件个数设备正常工作的概率变大，当p≤ 时，pk＋1－pk≤0，即增加元件个数设备正常工作的概率没有变大，