概率统计2-3
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高二选修2-3概率与统计知识点在高二数学的选修课中,学生将学习到概率与统计这一重要的数学领域。
概率与统计是数学中一门与实际生活息息相关的学科,它帮助我们了解和分析事件的可能性和数据的分布规律。
本文将介绍高二选修2-3概率与统计的知识点。
1. 随机事件与概率随机事件是指在相同的条件下,可能发生也可能不发生的事件。
概率是描述随机事件发生可能性大小的数值,通常用一个介于0到1之间的数来表示。
概率的计算可以通过频率法、古典概型和几何概型等方法进行。
2. 条件概率与独立事件条件概率是指在已知某一事件发生的条件下,另一事件发生的概率。
条件概率的计算可以利用乘法法则得出。
如果两个事件的发生与对方无关,则称它们为独立事件。
独立事件的概率计算可以利用乘法法则简化。
3. 排列与组合排列是指从一组不同的元素中按一定的顺序选取若干个元素的方式。
组合是指从一组不同的元素中无序选取若干个元素的方式。
排列和组合的计算可以通过阶乘等方法进行。
4. 随机变量与概率分布随机变量是指随机试验结果的数值表示。
它可以分为离散型随机变量和连续型随机变量。
概率分布是描述随机变量可能取值及其对应概率的函数。
常见的概率分布有离散型概率分布如二项分布和泊松分布,以及连续型概率分布如正态分布和指数分布。
5. 期望与方差期望是随机变量取值的加权平均值,反映了随机变量的平均水平。
方差是随机变量取值与其期望值之间的差异程度的度量,用来描述随机变量的波动情况。
期望和方差的计算可以利用概率分布函数进行。
6. 统计推断与假设检验统计推断是根据样本数据对总体进行估计和推断的过程。
假设检验是通过对样本数据进行统计推断来判断对总体的某个假设是否成立。
常用的统计推断方法有点估计、区间估计和假设检验等。
以上是高二选修2-3概率与统计的主要知识点。
通过学习这些知识,学生可以更好地理解和应用概率与统计在实际问题中的作用,例如预测天气变化、分析市场需求等。
概率与统计不仅是数学领域的重要内容,也是培养学生分析问题和决策能力的重要途径。
概率与统计高考对本内容的考查主要有:(1)抽样方法的选择、与样本容量相关的计算,尤其是分层抽样中的相关计算,A 级要求.(2)图表中的直方图、茎叶图都可以作为考查点,尤其是直方图更是考查的热点,A级要求.(3)特征数中的方差、标准差计算都是考查的热点,B级要求.(4)随机事件的概率计算,通常以古典概型、几何概型的形式出现,B级要求.重难点:1.概率问题(1)求某些较复杂的概率问题时,通常有两种方法:一是将其分解为若干个彼此互斥的事件的和,然后利用概率加法公式求其值;二是求此事件A的对立事件A 的概率,然后利用P(A)=1-P(A)可得解;(2)用列举法把古典概型试验的基本事件一一列出来,然后再求出事件A中的基本事件,利用公式P(A)=mn求出事件A的概率,这是一个形象、直观的好办法,但列举时必须按照某一顺序做到不重复,不遗漏;(3)求几何概型的概率,最关键的一步是求事件A所包含的基本事件所占据区域的测度,这里需要解析几何的知识,而最困难的地方是找出基本事件的约束条件.2.统计问题(1)统计主要是对数据的处理,为了保证统计的客观和公正,抽样是统计的必要和重要环节,抽样的方法有三:简单随机抽样、系统抽样和分层抽样;(2)用样本频率分布来估计总体分布一节的重点是:频率分布表和频率分布直方图的绘制及用样本频率分布估计总体分布,难点是:频率分布表和频率分布直方图的理解及应用;(3)用茎叶图优点是原有信息不会抹掉,能够展开数据发布情况,但当样本数据较多或数据位数较多时,茎叶图就显得不太方便了;(4)两个变量的相关关系中,主要能作出散点图,了解最小二乘法的思想,能根据给出的线性或归方程系数或公式建立线性回归方程.考点1、抽样方法【例1】某学院的A,B,C三个专业共有1 200名学生,为了调查这些学生勤工俭学的情况,拟采用分层抽样的方法抽取一个容量为120的样本. 已知该学院的A专业有380名学生,B专业有420名学生,则在该学院的C专业应抽取________名学生.【方法技巧】分层抽样适用于总体由差异明显的几部分组成的情况,按各部分在总体中所占的比实施抽样,据“每层样本数量与每层个体数量的比与所有样本数量与总体容量的比相等”列式计算;在实际中这种有差异的抽样比其他两类抽样要多的多,所以分层抽样有较大的应用空间,应引起我们的高度重视.【变式探究】某校高三年级学生年龄分布在17岁、18岁、19岁的人数分别为500、400、200,现通过分层抽样从上述学生中抽取一个样本容量为m的样本,已知每位学生被抽到的概率都为0.2,则m=________.【解析】(500+400+200)×0.2=220.【答案】220考点2、用样本估计总体【例2】(2013·重庆卷改编)以下茎叶图记录了甲、乙两组各五名学生在一次英语听力测试中的成绩(单位:分)已知甲组数据的中位数为15,乙组数据的平均数为16.8,则x,y的值分别为________.【解析】由茎叶图及已知得x=5,又因9+15+10+y+18+245=16.8,所以y=8.【答案】5,8【方法技巧】由于数据过大,直接计算会引起计算错误,故要学会像解析中介绍的两种方法那样尽量简化计算;同时要理解茎叶图的特点,能够从茎叶图获取原始数据.【变式探究】某校共有400名学生参加了一次数学竞赛,竞赛成绩的频率分布直方图如图所示(成绩分组为[0,10),[10,20),…,[80,90),[90,100]).则在本次竞赛中,得分不低于80分以上的人数为______ .【例3】袋中有红、黄、白3种颜色的球各1只,从中每次任取1只,有放回地抽取3次,求:(1)3只全是红球的概率;(2)3只颜色全相同的概率;(3)3只颜色不全相同的概率.解(1)记“3只全是红球”为事件A.从袋中有放回地抽取3次,每次取1只,共会出现3×3×3=27种等可能的结果,其中3只全是红球的结果只有一种,故事件A的概率为P(A)=1 27.(2)“3只颜色全相同”只可能是这样三种情况:“3只全是红球”(事件A);“3只全是黄球”(设为事件B);“3只全是白球”(设为事件C).故“3只颜色全相同”这个事件为A+B+C,由于事件A、B、C不可能同时发生,因此它们是互斥事件.再由红、黄、白球个数一样,故不难得P(B)=P(C)=P(A)=127,所以P(A+B+C)=P(A)+P(B)+P(C)=1 9.(3) 3只颜色不全相同的情况较多,如是两只球同色而另一只球不同色,可以两只同红色或同黄色或同白色等等;或三只球颜色全不相同等.考虑起来比较麻烦,现在记“3只颜色不全相同”为事件D,则事件D为“3只颜色全相同”,显然事件D与D是对立事件.∴P(D)=1-P(D)=1-19=89.【方法技巧】在求某些稍复杂的事件的概率时,通常有两种方法:一是将所求事件的概率化成一些彼此互斥事件的概率的和;二是先去求此事件的对立事件的概率.一个复杂事件若正面情况比较多,反面情况较少,则一般利用对立事件进行求解;对于“至少”,“至多”等问题往往用这种方法求解.【训练3】(2013·陕西卷改编)如图,在矩形区域ABCD的A,C两点处各有一个通信基站,假设其信号的覆盖范围分别是扇形区域ADE和扇形区域CBF(该矩形区域内无其他信号来源,基站工作正常).若在该矩形区域内随机地选一地点,则该地点无信号的概率是________.考点预测:1.某校从高一年级学生中随机抽取部分学生,将他们的模块测试成绩分成6组:[40,50),[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100]加以统计,得到如图所示的频率分布直方图.已知高一年级共有学生600名,据此估计,该模块测试成绩不少于60分的学生人数为________.2.先后两次抛掷一枚骰子,在得到点数之和不大于6的条件下,先后出现的点数中有3的概率为________.3.某单位有职工160名,其中业务人员120名,管理人员16名,后勤人员24名.为了解职工的某种情况,要从中抽取一个容量为20的样本.若用分层抽样的方法,抽取的业务人员、管理人员、后勤人员的人数应分别为________.【解析】分层抽样应按各层所占的比例从总体中抽取.4.有3个兴趣小组,甲、乙两位同学各自参加其中一个小组,每位同学参加各个小组的可能性相同,则这两位同学参加同一个兴趣小组的概率为________.5.一个袋中有3个黑球,2个白球共5个大小相同的球,每次摸出一球,放进袋里再摸第二次,则两次摸出的球都是白球的概率为________.6.从甲、乙、丙等5名候选学生中选2名作为青年志愿者,则甲、乙、丙中有2个被选中的概率为________.7.为了分析某篮球运动员在比赛中发挥的稳定程度,统计了该运动员在6场比赛中的得分,用茎叶图表示如图所示,则该组数据的方差为________.【解析】平均数x =14+17+18+18+20+216=18,故方差s 2=16[(-4)2+(-1)2+02+02+22+32)]=5.【答案】58.袋中装有大小相同且形状一样的四个球,四个球上分别标有“2”、“3”、“4”、“6”这四个数.现从中随机选取三个球,则所选的三个球上的数恰好能构成一个等差数列的概率是________.【解析】总的取法是4组,能构成等差数列的有{2,3,4},{2,4,6} 2组;故所求概率为P =24=12.【答案】129.设f (x )=x 2-2x -3(x ∈R ),则在区间[-π,π]上随机取一个数x ,使f (x )<0的概率为________.10.从长度分别为2,3,4,5的四条线段中任意取出三条,则以这三条线段为边可以构成三角形的概率是________.11.利用计算机产生0~1之间的均匀随机数a ,则事件“3a -1>0”发生的概率为________.12.从一副没有大小王的52张扑克牌中随机抽取1张,事件A 为“抽得红桃8”,事件B 为“抽得为黑桃”,则事件“A +B ”的概率值是________(结果用最简分数表示).13.在集合A ={2,3}中随机取一个元素m ,在集合B ={1,2,3}中随机取一个元素n ,得到点P (m ,n ),则点P 在圆x 2+y 2=9内部的概率为________.【解析】由题意得到的P (m ,n )有:(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3)共计6个;在圆x 2+y 2=9的内部的点有(2,1),(2,2),所以概率为26=13.【答案】13 14.抛掷甲、乙两枚质地均匀且四面上分别标有1,2,3,4的正四面体,其底面落于桌面,记所得的数字分别为x ,y ,则x y 为整数的概率是________.。
统计、概率、随机变量及其分布 1.右面茎叶图表示的是甲、乙两人在 5次综合测评中的成绩,其中一个数 字被污损.则甲的平均成绩超过乙的平均成绩的概率为 2 7 4 9(A ) (B ) ( C ) — ( D )— 5 102 •某次测试成绩满分为 9 883 372 1 0 9 4 9 甲 乙 5 10 150分,设n 名学生的得分分别为 a-i , a 2 ,L , a n ( a i N , 1 i n ), (1 k 150 )为n 名学生中得分至少为 k 分的人数.记M 为n 名学生的平均成绩.则 (A ) M3 b 2 L So (B )Mn 3.从某地高中男生中随机抽取 数据绘制成频率分布直方图 为 _________ kg ;若要从身高在[60,70), [70 , 80) , [80,90]三组内150 n 100名同学,将他们的体重(单位: kg ) (如图) .由图中数据可知体重的平均值b 1 b 2 L Ib 150 (D ) M 3 b 2 沪 150 oLb|5Q 」一丈0.030 0 03 ag 0.015 0.030的男生中,用分层抽样的方法选取 12人参加一项活动,再从这 12人 选两人当正负队长,则这两人身高不在同一组内的概率为_____________ . 4•某校高三一班有学生54人,二班有学生42人,现在要用分层抽样的方法从两个班抽出 军训表演,则一班和二班分别被抽取的人数是() (A ) 8, 8 ( B ) 10, 6 ( C ) 9, 7 ( D ) 12, 4 5.对某种花卉的开放花期追踪调查,调查情况如下 ,则这种卉的平均花期为—天. 灯6人参加闿 花期(天) 11 〜13 14 〜16 17 〜19 20 〜22 个数 20 40 30 106.为了解本市居民的生活成本,甲、乙、丙三名同学利用假期分别对三个社区进行了“家庭每月日常 消费额”的调查.他们将调查所得到的数据分别绘制成频率分布直方图(如图所示) ,记甲、乙、丙所 频率调 査数据的标准差分别为 频率 w 0.0008「 2, s 3则它们的大小关系为 0.0008 0.00060.00040.0002。
第三章作业题一. 填空:1、已知二维随机变量),(Y X 的联合分布函数为),(y x F ,试用),(y x F 表示概率=>>),(b Y a X P .2.已知),(Y X 的联合分布函数为),(y x F ,且d c b a <<,,则=≤<≤<),(d Y c b X a P3. 已知随机变量),(Y X 的联合分布密度函数如下, 则常数=K=),(y x f ⎩⎨⎧≤≤≤≤-其它。
,0;0,10),1(x y x x y K 二、选择1、设随机变量X 和Y 相互独立, 且都服从)1,0(区间上的均匀分布, 则仍服从均匀分布的随机变量是)(A Y X Z += )(B Y X Z -= )(C ),(Y X )(D ),(2Y X2、设二维随机变量(X,Y)取下列数组(-1,0),(-1,1),(0,0),(1,0)的概率依次为3/(4c),1/(2c),3/(4c),1/c ,其余数组概率为0,则c 的取值为( )A . 1B . 2C . 3D . 4三、综合1.已知随机变量X ,Y 的联合概率分布如下表(1)写出X 与Y 的边缘概率分布.(2)Y X ,是否相互独立?为什么?(3) 写出XY , Y X -的分布(4) 求1X =的条件下Y 的条件分布2. 已知随机变量X ,Y 的联合概率密度函数为⎩⎨⎧>>=+-其它,00,0,6),()32(y x e y x f y x(1)求X 与Y 的边缘密度)(x f X 及)(y f Y(2)判断X 与Y 是否相互独立,为什么?(3)求概率(1)P X Y +≤,(1,2)P X Y ≤≤3.设二维随机变量(X,Y )在区域 }||,10|),({x y x y x G ≤≤≤= 上服从均匀分布。
求:边缘密度函数(),()X Y f x f y .4.设随机变量X 与Y 相互独立,X ,Y 分别服从参数为)(,μλμλ≠的指数 分布,试求Y X Z 23+=的密度函数)(z f Z .5.设二维随机向量),(Y X 的联合密度函数为2,01,(,)0,C x x y x f x y ⎧<<<<=⎨⎩其他, 试求:(1)常数C ;(2)边际密度函数(),()X Y f x f y ,并讨论X 和Y 的独立性;(3))2(X Y P < 。
第二章 随机变量及其分布1、解:设公司赔付金额为X ,则X 的可能值为; 投保一年内因意外死亡:20万,概率为0.0002 投保一年内因其他原因死亡:5万,概率为0.0010投保一年内没有死亡:0,概率为1-0.0002-0.0010=0.9988 所以X2、一袋中有5X 表示取出的三只球中的最大号码,写出随机变量X 的分布律解:X 可以取值3,4,5,分布律为1061)4,3,2,1,5()5(1031)3,2,1,4()4(1011)2,1,3()3(352435233522=⨯====⨯====⨯===C C P X P C C P X P C C P X P 中任取两球再在号一球为中任取两球再在号一球为号两球为号一球为 也可列为下表 X : 3, 4,5P :106,103,101 3、设在15只同类型零件中有2只是次品,在其中取三次,每次任取一只,作不放回抽样,以X 表示取出次品的只数,(1)求X 的分布律,(2)画出分布律的图形。
解:任取三只,其中新含次品个数X 可能为0,1,2个。
3522)0(315313===C C X P3512)1(31521312=⨯==C C C X P 351)2(31511322=⨯==C C C X P 再列为下表 X : 0, 1, 2P : 351,3512,3522 4、进行重复独立实验,设每次成功的概率为p ,失败的概率为q =1-p (0<p <1) (1)将实验进行到出现一次成功为止,以X 表示所需的试验次数,求X 的分布律。
(此时称X 服从以p 为参数的几何分布。
)(2)将实验进行到出现r 次成功为止,以Y 表示所需的试验次数,求Y 的分布律。
(此时称Y 服从以r, p 为参数的巴斯卡分布。
)(3)一篮球运动员的投篮命中率为45%,以X 表示他首次投中时累计已投篮的次数,写出X 的分布律,并计算X 取偶数的概率。
解:(1)P (X=k )=q k -1p k=1,2,……(2)Y=r+n={最后一次实验前r+n -1次有n 次失败,且最后一次成功},,2,1,0,)(111 ===+=-+--+n p q C p p q C n r Y P r n n n r r n n n r 其中 q=1-p ,或记r+n=k ,则 P {Y=k }= ,1,,)1(11+=----r r k p p C rk r r k (3)P (X=k ) = (0.55)k -10.45 k=1,2…P (X 取偶数)=311145.0)55.0()2(1121===∑∑∞=-∞=k k k k X P 5、 一房间有3扇同样大小的窗子,其中只有一扇是打开的。
新课标高中数学选修2—3(统计与概率)测试题命题:广东省汕头市潮阳林百欣中学 许吟裕(2006-4-8)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分,在每小题给出的4个选项中,只有1项是符合题目要求的。
) 1.从总体中抽得的样本数据为3.8,6.8,7.4则样本平均数x 为:( )A. 6.5B. 6C. 5D. 5.52.高三年级有12个班,每班50人按1—50排学号,为了交流学习经验,要求每班学号为 18的同学留下进行交流,这里运用的是( )抽样法:A.抽签法B.系统抽样C.分层抽样D.随机数表法3.如果数据x 1,x 2,x 3,…,x n 的平均数为 ,方差为62,则数据3x 1+5,3x 2+5,…,3x n +5的平均数和方差分别是 ( ) A . B . C . D . 4.甲、乙两个水文站同时作水文预报,如果甲站、乙站各自预报的准确率为0.8和0.7,那么,在一次预报中两站都准确预报的概率为 ( ) A .0.7 B .0.56 C .0.7 D .0.85.从分别写有A 、B 、C 、D 、E 的5张卡片中,任取两张,这两张卡片上的字母恰好是按字母顺序相邻的概率为 ( )A .B .C .D .6.已知盒子中有散落的围棋棋子15粒,其中6粒黑子,9粒白子,从中任意取出2粒恰好是同一色的概率 ( )A .B .C .D .7)A .B .C .D .8.甲、乙两人独立解答某道题,解不出来的概率分别为a 和b ,那么甲、乙两人都解出这道题的概率是 ( ) A .1-ab B .(1-a )(1-b ) C .1-(1-a )(1-b ) D .a (1-b )+b (1-a ) 9.有3个相识的人某天各自乘火车外出,假设火车有10节车厢,那么至少有两人在车厢内相遇的概率为 ( )A .B .C .D .26和x 2653和+x 29653和+x 2363和x 51521031073517711051635342014121107200292571442918710.一患者服用某种药品后被治愈的概率是95%,则患有相同症状的四位病人中至少有3人被治愈的概率为 ( ) A .0.86 B .0.90 C .0.95 D .0.99二,填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分)11.甲投篮的命中率为0.7,乙投篮的命中率为0.8,每人各投3次,每人恰好都投中2次的概率为___________。
例2.设连续函数变量X的分布函数为求:(1)X的概率密度f(x);【答疑编号:10020301针对该题提问】(2)X落在区间(0.3,0.7)的概率。
【答疑编号:10020302针对该题提问】解:(1)(2)有两种解法:或者例2-1若【答疑编号:10020303针对该题提问】解:例2-2若求x~f(x) 【答疑编号:10020304针对该题提问】解:例2-3,若【答疑编号:10020305针对该题提问】解:例3.若【答疑编号:10020306针对该题提问】解:(1)x≤0时,f(x)=0,(2)0<x<1时,(3)1≤x时,注2.分段函数要分段求导数,分段求积分。
例4.设某种型号电子元件的寿命X(以小时计)具有以下的概率密度。
现有一大批此种元件,(设各元件工作相互独立),问:(1)任取一只,其寿命大于1500小时的概率是多少?【答疑编号:10020307针对该题提问】(2)任取四只,四只元件中恰有2只元件的寿命大于1500的概率是多少?【答疑编号:10020308针对该题提问】(3)任取四只,四只元件中至少有1只元件的寿命大于1500的概率是多少?【答疑编号:10020309针对该题提问】解:(1)(2)各元件工作相互独立,可看作4重贝努利试验,观察各元件的寿命是否大于1500小时,令Y表示4个元件中寿命大于1500小时元件个数,则,所求概率为(3)所求概率为3.2均匀分布与指数分布以下介绍三种最常用的连续型概率分布,均匀分布、指数分布和正态分布,本小节先介绍前两种。
定义2.若随机变量X的概率密度为则称X服从区间[a,b]上的均匀分布,简记为X~U(a,b)容易求得其分布函数为均匀分布的概率密度f(x)和分布函数F(x)的图像分别见图2.3和图2.4均匀分布的概率密度f(x)在[a,b]内取常数,即区间长度的倒数。
均匀分布的均匀性是指随机变量X落在区间[a,b]内长度相等的子区间上的概率都是相等的。
概率统计实验指导书理学院实验中心数学专业实验室编写2009.12实验二 统计分析1 引1. 问题:湖中有鱼,其数不知。
现在请你想一个办法,能将湖中的鱼数大致估计出来。
2. 分析:有两种方法。
[方法一] 设湖中有N 条鱼。
先捕出r 条鱼,做上记号后放回湖中(设记号不会消失)。
让湖中的鱼充分混合后,再从湖中捕出s 条鱼,设其中有T 条鱼标有记号,则T 是随机变量,且服从超几何分布{}(0)t s tr N rsNC C P T t t r C --==≤≤。
应用极大似然估计思想,寻找N,使{}P T t =达到最大,得sr N t ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦。
于是取sr N t ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦作为湖中鱼数的一种估计,其中[]x 表示不超过x 的最大整数。
[方法二] 用矩估计法.因为T 服从超几何分布,其数学期望是()srE T N=,此即捕s 条鱼得到有标记的鱼的总体平均数。
而现在只捕一次,出现t 条有标记的鱼。
由矩估计法,令总体一阶原点矩等于样本一阶原点矩,即srt N =,也得sr N t ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦。
3. 问题的解决:由上面的分析,要想估计出湖中的鱼数,首先需要取到样本数据,然后利用样本数据,采用统计中的点估计法对总体进行估计,其属于统计分析中的一部分。
本节重点进行与统计分析相关的实验。
2 实验目的1、利用常用的统计量描述样本数据的集中和分散程度,并对总体特征进行归纳和分析。
2. 学习用MATLAB 对总体均值、方差进行估计。
3. 学习用MATLAB 处理假设检验的相关问题。
4. 解决“引”中的实际问题。
3 实验内容1.使用MATLAB 对样本数据进行处理MATLAB 提供了若干对数据进行统计分析的命令,这些命令作用到一个矩阵上会对各列分别作用,得到一个行向量,现将这些命令列举如下:max 最大分量; mean 平均值; std 标准差; sum 分量和; product 分量积; cumsum 元素累和; min 最小分量; median 中位数; sort 按不增次序排序; hist 直方图; diff 差分函数; cumprod 元素累计积此外,命令corrcoef计算相关系数矩阵,格式为R=corrcoef(X),X为输入矩阵,它的行元素为观测值,列元素为变量,返回相关系数矩阵R,矩阵R的元素为R(i,j);命令cov计算协方差矩阵,格式为C=cov(X),X若为单个向量,cov(X)返回包含方差的标量;X若为矩阵,X的每一列表示一个变量而行元素为观测值。