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    第54讲 离散型随机变量及其分布列、均值与方差(精讲)【一轮复习讲义】2025年高考数学高频考点题型归纳与方法总结(新高考通用)

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    第54讲 离散型随机变量及其分布列、均值与方差(精讲)【一轮复习讲义】2025年高考数学高频考点题型归纳与方法总结(新高考通用)

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    这是一份第54讲 离散型随机变量及其分布列、均值与方差(精讲)【一轮复习讲义】2025年高考数学高频考点题型归纳与方法总结(新高考通用),文件包含第54讲离散型随机变量及其分布列均值与方差精讲原卷版docx、第54讲离散型随机变量及其分布列均值与方差精讲解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共78页, 欢迎下载使用。


    题型目录一览
    一、知识点梳理
    一、离散型随机变量的分布列
    1.随机变量的定义
    在随机试验中,我们确定了一个对应关系,使得每一个试验结果都用一个确定的数字表示.在这个对应关系下,数字随着试验结果的变化而变化.像这种随着试验结果变化而变化的变量称为随机变量.随机变量常用字母,,,,…表示.
    注:①有些随机试验的结果虽然不具有数量性质,但可以用数来表示.如掷一枚硬币,表示反面向上,表示正面向上.
    ②随机变量的线性关系:若是随机变量,,是常数,则也是随机变量.
    2.离散型随机变量的定义
    对于所有取值可以一一列出来的随机变量,称为离散型随机变量.
    注:离散型随机变量与连续型随机变量的区别与联系:①如果随机变量的可能取值是某一区间内的一切值,这样的变量就叫做连续型随机变量;②离散型随机变量与连续型随机变量都是用变量表示随机试验的结果,但离散型随机变量的结果可以按一定的次序一一列出,而连续型随机变量的结果不能一一列出.
    3.离散型随机变量的分布列的表示
    一般地,若离散型随机变量可能取的不同值为,取每一个值的概率,以表格的形式表示如下:
    我们将上表称为离散型随机变量的概率分布列,简称为的分布列.有时为了简单起见,也用等式,表示的分布列.
    4.离散型随机变量的分布列的性质
    根据概率的性质,离散型随机变量的分布列具有如下性质:
    (1),;(2).
    注:①性质(2)可以用来检查所写出的分布列是否有误,也可以用来求分布列中的某些参数.
    ②随机变量所取的值分别对应的事件是两两互斥的,利用这一点可以求相关事件的概率.
    二、离散型随机变量的均值与方差
    1.均值
    若离散型随机变量的分布列为
    称为随机变量的均值或数学期望,它反映了离散型随机变量取值的平均水平.
    2.均值的性质
    (1)(为常数).
    (2)若,其中为常数,则也是随机变量,且.
    (3).
    (4)如果相互独立,则.
    3.方差
    若离散型随机变量的分布列为
    则称为随机变量的方差,并称其算术平方根为随机变量的标准差.
    4.方差的性质
    (1)若,其中为常数,则也是随机变量,且.
    (2)方差公式的变形:.
    二、题型分类精讲
    题型一 离散型随机变量的概念
    策略方法 离散型随机变量分布列的求解步骤
    离散型随机变量与连续型随机变量的区别与联系
    ①如果随机变量的可能取值是某一区间内的一切值,这样的变量就叫做连续型随机变量;
    ②离散型随机变量与连续型随机变量都是用变量表示随机试验的结果,但离散型随机变量的结果可以按一定的次序一一列出,而连续型随机变量的结果不能一一列出.
    【典例1】(单选题)下列叙述中,是离散型随机变量的为( )
    A.将一枚质地均匀的硬币掷五次,出现正面和反面向上的次数之和
    B.某人早晨在车站等出租车的时间
    C.连续不断地射击,首次命中目标所需要的次数
    D.袋中有个黑球个红球,任取个,取得一个红球的可能性
    【题型训练】
    一、单选题
    1.在下列表述中不是离散型随机变量的是( )
    ①某机场候机室中一天的旅客数量;
    ②某寻呼台一天内收到的寻呼次数;
    ③某篮球下降过程中离地面的距离;
    ④某立交桥一天经过的车辆数X.
    A.①中的 B.②中的C.③中的 D.④中的
    2.甲、乙两人下象棋,赢了得3分,平局得1分,输了得0分,共下三局.用表示甲的得分,则表示( )
    A.甲赢三局
    B.甲赢一局输两局
    C.甲、乙平局二次
    D.甲赢一局输两局或甲、乙平局三次
    3.①某座大桥一天经过的车辆数为X;
    ②某通信公司官方客服一天内接听电话的总次数为X;
    ③一天之内的温度为X;
    ④一射手对目标进行射击,命中得1分,未命中得0分,用X表示射手在一次射击中的得分.
    上述问题中的X是离散型随机变量的是( )
    A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④
    4.甲、乙两人下象棋,赢了得3分,平局得1分,输了得0分,共下三局.用表示甲的得分,则表示( )
    A.甲赢三局
    B.甲赢一局输两局
    C.甲、乙平局三次
    D.甲赢一局输两局或甲、乙平局三次
    5.下面是离散型随机变量的是( )
    A.电灯泡的使用寿命
    B.小明射击1次,击中目标的环数
    C.测量一批电阻两端的电压,在10V~20V之间的电压值
    D.一个在轴上随机运动的质点,它在轴上的位置
    题型二 离散型随机变量的分布列
    策略方法 离散型随机变量分布列的求解步骤
    【典例1】(单选题)一袋中装有4个白球和2个红球,现从袋中往外取球,每次任取一个不放回,取出后记下颜色,若为红色停止,若为白色则继续抽取,停止时从袋中抽取的白球的个数为随机变量,则( )
    A.B.C.D.
    【题型训练】
    一、单选题
    1.投掷两枚质地均匀的骰子,记偶数点朝上的骰子的个数为,则的分布列为( )
    A.

    B.

    C.

    D.

    2.一袋中装5个球,编号为1,2,3,4,5,从袋中同时取出3个,以ξ表示取出的三个球中的最小号码,则随机变量ξ的分布列为( )
    A.B.
    C.D.
    3.甲、乙两名篮球运动员每次投篮的命中率分别为0.8,0.7,他们各自投篮1次,设两人命中总次数为X,则X的分布列为( )
    A.
    B.
    C.
    D.
    二、多选题
    4.已知随机变量的分布列为:
    若,则实数的值可能是( )
    A.B.C.D.
    5.已知随机变量ξ的分布列为:
    若,则实数的值可以是( )
    A.5B.7
    C.9D.10
    6.围棋起源于中国,据先秦典籍《世本》记载:“尧造围棋,丹朱善之”,至今已有四千多年的历史.在某次围棋比赛中,甲,乙两人进入决赛.决赛采用五局三胜制,即先胜三局的一方获得比赛冠军,比赛结束.假设每局比赛甲胜乙的概率都为,且每局比赛的胜负互不影响,记决赛中的比赛局数为X,则( )
    A.乙连胜三场的概率是
    B.
    C.
    D.的最大值是
    三、填空题
    7.数字1,2,3,4任意排成一列,如果数字k恰好出现在第k个位置上,则称有一个“巧合”,求“巧合”个数的分布列 .
    8.从装有除颜色外其余均相同的3个红球,2个白球的袋中随机取出2个球,设其中有个红球,随机变量的概率分布列如下:
    则的值分别为 、 、 .
    9.设随机变量的分布为,则 .
    10.某社区为了丰富群众的业余活动,倡导群众参加踢毽子、广场舞、投篮、射门等体育活动.在一次“定点投球”的游戏中,游戏共进行两轮,每小组两位选手,在每轮活动中,两人各投一次,如果两人都投中,则小组得3分;如果只有一个人投中,则小组得1分;如果两人都没投中,则小组得0分.甲、乙两人组成一组,甲每轮投中的概率为,乙每轮投中的概率为,且甲、乙两人每轮是否投中互不影响,各轮结果亦互不影响,则该小组在本次活动中得分之和不低于3分的概率为 .
    四、解答题
    11.将个质地、大小一样的球装入袋中,球上依次编号.现从中任取个球,以表示取出球的最大号码.
    (1)求的分布列;
    (2)求的概率.
    12.2022年卡塔尔世界杯(英语:FIFAWrldCupQatar2022)是第二十二届世界杯足球赛,是历史上首次在卡塔尔和中东国家境内举行、也是继2002年韩日世界杯之后时隔二十年第二次在亚洲举行的界杯足球赛,体育生更是热爱观看世界杯,某体育学院统计了该校足球系10个班级的学生喜欢观看世界杯的人数,统计人数如下表所示:
    (1)该校计划从这10个班级中随机抽取3个班级的学生,就世界杯各国水平发挥进行交谈,求这3个班级喜欢观看世界杯的人数不全相同的概率;
    (2)从10个班级中随机选取一个班级,记这个班级喜欢观看世界杯的人数为X,用上表中的频率估计概率,求随机变量X的分布列与数学期望.
    13.作为北京副中心,通州区的建设不仅成为京津冀协同发展战略的关键节点,也肩负着医治北京市“大城市病”的历史重任,因此,通州区的发展备受瞩目.2017年12月25日发布的《北京市通州区统计年鉴(2017)》显示:2016年通州区全区完成全社会固定资产投资939.9亿元,比上年增长,下面给出的是通州区2011~2016年全社会固定资产投资及增长率,如图一.又根据通州区统计局2018年1月25日发布:2017年通州区全区完成全社会固定资产投资1054.5亿元,比上年增长.
    (1)在图二中画出2017年通州区全区完成全社会固定资产投资(柱状图),标出增长率并补全折线图;
    (2)通过计算2011~2017这7年的平均增长率约为,现从2011~2017这7年中随机选取2个年份,记X为“选取的2个年份中,增长率高于的年份的个数”,求X的分布列及数学期望;
    (3)设2011~2017这7年全社会固定资产投资总额的中位数为,平均数为,比较和与的大小(只需写出结论).
    14.(1)从0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数字中随机的抽取出两个数字,记两个数字的和为X.
    (i)求X的分布列;
    (ii)求X的数学期望.
    (2)从0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数字中随机的抽取出三个数字,记三个数字的和为Y.写出Y的数学期望(只需写出结果即可,不需写出推证过程).
    题型三 离散型随机变量的分布列的性质
    策略方法 分布列性质的两个作用
    (1)利用分布列中各事件概率之和为1可求参数的值及检查分布列的正确性.
    (2)随机变量X所取的值分别对应的事件是两两互斥的,利用这一点可以求随机变量在某个范围内的概率.
    【典例1】(单选题)若随机变量的分布列为
    且,则的值为( )
    A.B.C.D.
    【题型训练】
    一、单选题
    1.下表是离散型随机变量的分布列,则常数的值是( )
    A.B.C.D.
    2.若随机变量的分布列为
    则当时,实数的取值范围是( )
    A.B.
    C.D.
    3.随机变量ξ的分布列如下:
    其中,则等于( )
    A.B.
    C.D.
    4.若随机变量的分布列为
    且,则的值为( )
    A.B.C.D.
    5.设随机变量X的分布列为,,则的值为( )
    A.B.C.D.
    6.某银行有一自动取款机,在某时刻恰有个人正在使用或等待使用该取款机的概率为,根据统计得到,则在该时刻没有人正在使用或等待使用该取款机的概率为( )
    A.B.C.D.
    二、多选题
    7.已知随机变量X的概率分布如下表(其中a为常数):
    则下列计算结果正确的是( )
    A.a=0.1B.P(X≤2)=0.7
    C.P(X≥3)=0.4D.P(X≤1)=0.3
    8.已知离散型随机变量的分布列为
    则下列选项正确的是( )
    A.B.若,则
    C.若,则D.
    9.一个盒子里放着大小、形状完全相同的1个黑球、2个白球、2个红球,现不放回地随机从盒子中摸球,每次取一个,直到取到黑球为止,记摸到白球的个数为随机变量,则下列说法正确的是( )
    A.B.
    C.D.
    三、填空题
    10.已知随机变量X的分布列为
    且,则 .
    11.离散型随机变量X的概率分布中部分数据丢失,丢失数据以x,y代替,其概率分布如下:
    则等于 .
    12.随机变量X的分布列如下,其中a,b,c成等差数列,则公差d的取值范围是 .
    13.离散型随机变量的概率分布规律为,其中是常数,则 .
    题型四 离散型随机变量的分布列的均值
    策略方法 求离散型随机变量X的均值的步骤
    (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).
    【典例1】(单选题)一袋中装有编号分别为1,2,3,4的4个球,现从中随机取出2个球,用表示取出球的最大编号,则( )
    A.2B.3C.D.
    【典例2】(单选题)已知随机变量X的分布列为
    且,若,则等于( )
    A.B.C.D.
    【题型训练】
    一、单选题
    1.已知随机变量的分布列为:
    则的均值是( )
    A.2B.2.1
    C.2.3D.随的变化而变化
    2.随机变量的概率分布为
    则等于( )
    A.11B.15C.35D.39
    3.现有10张奖券,8张2元的、2张5元的,某人从中随机抽取3张,则此人得奖金额的均值是( )
    A.6B.7.8
    C.9D.12
    4.为了备战2023斯诺克世锦赛,丁俊晖与赵心童两人进行了热身赛,约定每局胜者得1分,负者得0分,热身进行到有一人比对方多2分或打满6局时停止,设丁俊晖在每局中获胜的概率为,赵心童在每局中获胜的概率为,且各局胜负相互独立,比赛停止时已打局数为,则( )
    A.B.C.D.
    5.某品牌饮料正在进行有奖促销活动,一盒5瓶装的饮料中有2瓶有奖,消费者从中随机取出2瓶,记X为其中有奖的瓶数,则为( )
    A.4B.5C.6D.7
    6.元宵节庙会上有一种摸球游戏:布袋中有15个大小和形状均相同的小球,其中白球10个,红球5个,每次摸出2个球.若摸出的红球个数为,则( )
    A.B.C.D.
    7.某班举行了一次“心有灵犀”的活动,教师把一张写有成语的纸条出示给A组的某个同学,这个同学再用身体语言把成语的意思传递给本组其他同学.若小组内同学甲猜对成语的概率是0.4,同学乙猜对成语的概率是0.5,且规定猜对得1分,猜错得0分,则这两个同学各猜1次,得分之和X的均值( )
    A.0.9B.0.8
    C.1.2D.1.1
    二、多选题
    8.已知X的分布列为
    则下列说法正确的有( )
    A.B.
    C.D.
    9.随机变量和,其中,且,若的分布列如表:
    则下列正确的是( )
    A.B.
    C.D.
    10.一个袋子中装有除颜色外完全相同的10个球,其中有6个黑球,4个白球,现从中任取4个球,记随机变量为取出白球的个数,随机变量为取出黑球的个数,若取出一个白球得2分,取出一个黑球得1分,随机变量为取出4个球的总得分,则下列结论中不正确的是( )
    A.B.
    C.D.
    三、填空题
    11.已知离散型随机变量的概率分布如下表,则其数学期望 ;
    12.某商场经销某商品,根据以往资料统计,顾客采用的付款期数的概率分布为
    商场经销一件该商品,采用1期付款,其利润为100元;分2期或3期付款,其利润为150元;分4期付款,其利润为200元.若表示经销一件该商品的利润,则 元.
    13.小青准备用万元投资A,B两种股票,已知两种股票收益相互独立,且这两种股票的买入都是每股1万元,每股收益的分布列如下表所示,若投资A种股票万元,则小青两种股票的收益期望和为 万元.
    股票A的每股收益分布列
    股票B的每股收益分布列
    四、解答题
    14.某闯关游戏共设置4道题,参加比赛的选手从第1题开始答题,一旦答错则停止答题,否则继续,直到答完所有题目.设选手甲答对第1题的概率为,甲答对题序为的题目的概率,,各题回答正确与否相互之间没有影响.
    (1)若甲已经答对了前3题,求甲答对第4题的概率;
    (2)求甲停止答题时答对题目数量的分布列与数学期望.
    15.2022年北京承办了第二十四届冬季奥运会,本届冬奥会共设7个大项(滑雪、滑冰、冰球、冰壶、雪车、雪橇、冬季两项),15个分项(高山滑雪、自由式滑雪、单板滑雪、跳台滑雪、越野滑雪、北欧两项、短道速滑、速度滑冰、花样滑冰、冰球、冰壶、雪车、钢架雪车、雪橇、冬季两项),共计109个小项.某校为了调查学生喜欢冰雪运动与性别的关系,在高三年级选取了200名学生进行问卷调查,得到如下的列联表(单位:人).
    已知从这200名学生中随机抽取1人,此人不喜欢冰雪运动的概率为0.2,表格中,.
    (1)完成列联表,并判断是否有90%的把握认为是否喜欢冰雪运动与性别有关;
    (2)从上述喜欢冰雪运动的学生中用分层抽样的方法抽取8人,再从中抽取3人调查其喜欢的项目,用X表示3人中女生的人数,求X的分布列及数学期望.
    附:,其中.
    16.某梯级共20级,某人上梯级(从0级梯级开始向上走)每步可跨一级或两级,每步上一级的概率为,上两级的概率为,设他上到第n级的概率为.
    (1)求他上到第10级的概率(结果用指数形式表示);
    (2)若他上到第5级时,求他所用的步数X的分布列和数学期望.
    17.科普知识是一种用通俗易懂的语言,来解释种种科学现象和理论的知识文字,以普及科学知识为目的.科普知识涵盖了科学领域的各个方面,无论是物理、化学、生物各个学科,还是日常生活无不涉及到科普知识.由于其范围的广泛性,奠定了科普知识的重要意义和影响.某校为了普及科普知识,在全校组织了一次科普知识竞赛.经过初赛、复赛,甲、乙两个代表队(每队3人)进入了决赛.决赛规则为每人回答一个问题,答对者为本队赢得5分,答错或不答者得0分.假设甲队中3人答对的概率分别为,乙队中每人答对的概率均为,且各人回答正确与否相互之间没有影响.
    (1)设随机变量表示甲队的总得分,求的分布列和数学期望;
    (2)求甲、乙两队总得分之和等于15分且乙队得分高的概率.
    18.设有甲、乙、丙三个不透明的箱子,每个箱中装有除颜色外都相同的5个球,其中甲箱有3个蓝球和2个黑球,乙箱有4个红球和1个白球,丙箱有2个红球和3个白球.摸球规则如下:先从甲箱中一次摸出2个球,若从甲箱中摸出的2个球颜色相同,则从乙箱中摸出1个球放入丙箱,再从丙箱中一次摸出2个球;若从甲箱中摸出的2个球颜色不同,则从丙箱中摸出1个球放入乙箱,再从乙箱中一次摸出2个球.
    (1)若最后摸出的2个球颜色不同,求这2个球是从丙箱中摸出的概率;
    (2)若摸出每个红球记2分,每个白球记1分,用随机变量表示最后摸出的2个球的分数之和,求的分布列及数学期望.
    题型五 离散型随机变量的分布列的方差
    策略方法 求离散型随机变量X的方差的步骤
    (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)由方差的定义求D(X).
    【典例1】(单选题)已知随机变量X的分布列如下表,则( )
    A.2B.3C.4D.5
    【典例2】(单选题)已知的分布列如下表所示,设,则的值为( )
    A.B.C.D.
    【题型训练】
    一、单选题
    1.已知离散型随机变量的分布列如下表所示.
    则( )
    A.B.C.D.
    2.已知随机变量X的分布列如下表所示,若,则( )
    A.B.C.D.
    3.随机变量X服从两点分布,若,则下列结论正确的是( )
    A.B.
    C.D.
    4.已知的分布列如下表所示,设,则的值为( )
    A.B.C.D.
    5.某离散型随机变量的分布列如下,若,,则( )
    A.B.C.D.
    6.已知样本数据,,,,,的平均数为16,方差为9,则另一组数据,,,,,,12的方差为( ).
    A.B.C.D.7
    7.甲乙两人进行乒乓球比赛,现采用三局两胜制,规定每一局比赛都没有平局(必须分出胜负),且每一局甲赢的概率都是,随机变量表示最终的比赛局数,则( )
    A.B.
    C.D.
    8.设,随机变量的分布列为
    则当在内增大时( )
    A.增大
    B.减小
    C.先减小后增大
    D.先增大后减小
    二、多选题
    9.若随机变量X服从两点分布,其中,,分别为随机变量X的均值与方差,则下列结论正确的是( )
    A.B.
    C.D.
    10.设离散型随机变量的分布列如下表:
    若离散型随机变量,且,则( )
    A.B.
    C.D.
    11.设某项试验成功率是失败率的2倍,若用随变量描述一次试验的成功次数,,分别为随机变量的均值和方差,则( )
    A.B.
    C.D.
    12.已知随机变量的分布列如下表所示,且满足,则下列选项正确的是( )
    A.B.C.D.
    三、填空题
    13.设离散型随机变量X的分布列为:
    则离散型随机变量X的方差 .
    14.随机变量的分布列如下,则 .
    15.已知随机变量X,Y满足,且随机变量X的分布列如下:
    则随机变量Y的方差等于 ;
    16.随机变量的取值为,若,,则 .
    四、解答题
    17.袋中有形状、大小完全相同的3个球,编号分别为1,2,3.用表示取出的2个球中的最大号码,有放回地从袋中取两次,每次取1个球
    (1)写出的分布列;
    (2)求的均值与方差.
    18.每年月第三个公休日是全国科普日.某校为迎接年全国科普日,组织了科普知识竞答活动,要求每位参赛选手从道“生态环保题”和道“智慧生活题”中任选道作答每道题被选中的概率相等,设随机变量表示某选手所选道题中“智慧生活题”的个数.
    (1)求该选手恰好选中一道“智慧生活题”的概率;
    (2)求随机变量的分布列及方差.
    19.杂交水稻的育种理论由袁隆平院士在1966年率先提出,1972年全国各地农业专家齐聚海南攻关杂交水稻育种,从此杂交水稻育种在袁隆平院士的理论基础上快速发展.截至2021年5月22日,中国国家水稻数据中心收录杂交水稻品种超1000种.如图为部分水稻稻种的生育期天数的频率分布直方图.

    (1)根据频率分布直方图,估算水稻稻种生育期天数的平均值和第80百分位数;
    (2)以频率视作概率,对中国国家水稻中心收录的所有稻种进行检验,
    检验规定如下:①检验次数不超过5次;
    ②若检验出3个生育期超过中位数的稻种则检验结束.
    设检验结束时,检验的次数为X,求随机变量X的分布列、期望和方差.
    20.甲乙两人进行一场乒乓球比赛.已知每局甲胜的概率为0.6,乙胜的概率为0.4,甲乙约定比赛采取“3局2胜制”.
    (1)求这场比赛甲获胜的概率;
    (2)这场比赛甲所胜局数的数学期望(保留两位有效数字);
    (3)根据(2)的结论,计算这场比赛甲所胜局数的方差.
    21.为深入学习贯彻党的二十大精神,认真贯彻落实习近平总书记在二十大报告中指出的“加快义务教育优质均衡发展和城乡一体化,优化区域教育资源配置”指示精神,促进城乡教育高质量共同发展.某市第一中学打算从各年级推荐的总共6名老师中任选3名去参加“送教下乡”的活动.这6名老师中,英语老师、化学老师、数学老师各2名.
    (1)求选出的数学老师人数多于英语老师人数的概率;
    (2)设表示选出的3人中数学老师的人数,求的均值与方差.①离散型随机变量
    ②离散型随机变量的分布列
    ③离散型随机变量的分布列的性质
    ④离散型随机变量的分布列的均值
    ⑤离散型随机变量的分布列的方差
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