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17概率与统计★★★☆☆
近年来,某市为促进生活垃圾的分类处理,将生活垃圾分为厨余垃圾,可回收物和其他垃圾三类,并分别设置了相应的垃圾箱. 为调查居民生活垃圾分类投放情况,现随机抽取了该市三类垃圾箱中总计 1000 吨1000\text{ 吨} 生活垃圾,数据统计如下(单位:吨):
“厨余垃圾”箱“可回收物”箱“其他垃圾”箱
可回收物3024030
其他垃圾202060
(1) 试估计厨余垃圾投放正确的概率; (2) 试估计生活垃圾投放错误的概率; (3) 假设厨余垃圾在“厨余垃圾”箱,“可回收物”箱,“其他垃圾”箱的投放量分别为 aa,bb,cc,其中 a>0a > 0,a+b+c=600a + b + c = 600. 当数据 aa,bb,cc 的方差 s2s^2 最大时,写出 aa,bb,cc 的值(结论不要求证明),并求此时 s2s^2 的值.
(注:s2=1n[(x1−x‾)2+(x2−x‾)2+⋯+(xn−x‾)2]s^2 = \frac{1}{n}\left[(x_1 - \overline{x})^2 + (x_2 - \overline{x})^2 + \cdots + (x_n - \overline{x})^2\right],其中 x‾\overline{x} 为 x1x_1,x2x_2,⋯\cdots,xnx_n 的平均数)
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 三类厨余垃圾共 400+100+100=600400+100+100=600 吨,其中正确投放到“厨余垃圾”箱的有 400400 吨,所以估计正确投放的概率为 400600=23\dfrac{400}{600}=\dfrac{2}{3}.
\item 投放错误的垃圾量是所有非对角线数据之和,即 100+100+30+30+20+20=300100+100+30+30+20+20=300 吨. 因而估计生活垃圾投放错误的概率为 3001000=310\dfrac{300}{1000}=\dfrac{3}{10}.
\item 由于 aa,bb,cc 是投放量,bb,c⩾0c\geqslant0. 它们的平均数为 xˉ=a+b+c3=200\bar{x}=\dfrac{a+b+c}{3}=200,所以
s2=13[(a−200)2+(b−200)2+(c−200)2]=a2+b2+c2−1200003s^2=\frac{1}{3}\left[(a-200)^2+(b-200)^2+(c-200)^2\right] =\frac{a^2+b^2+c^2-120000}{3}
在 aa,bb,c⩾0c\geqslant0 且 a+b+c=600a+b+c=600 时, a2+b2+c2⩽(a+b+c)2=360000a^2+b^2+c^2\leqslant(a+b+c)^2=360000,等号当且仅当其中两个数为零. 结合 a>0a>0,方差最大时 a=600a=600,b=c=0b=c=0,并且 s2=360000−1200003=80000s^2=\dfrac{360000-120000}{3}=80000. \end{enumerate} \end{solution}

2012 · 北京 · 文 · 第 17 题 · 解答题

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17概率与统计★★★☆☆
以下茎叶图记录了甲,乙两组各四名同学的植树棵数. 乙组记录中有一个数据模糊,无法确认,在图中以 XX 表示.
甲组茎乙组
111\quad 11100
(1) 如果 X=8X = 8,求乙组同学植树棵数的平均数和方差; (2) 如果 X=9X = 9,分别从甲,乙两组中随机选取一名同学,求这两名同学的植树总棵数 YY 的分布列和数学期望.
(注:方差 s2=1n[(x1−xˉ)2+(x2−xˉ)2+⋯+(xn−xˉ)2]s^2 = \frac{1}{n}\left[(x_1 - \bar{x})^2 + (x_2 - \bar{x})^2 + \cdots + (x_n - \bar{x})^2\right],其中 xˉ\bar{x} 为 x1x_1,x2x_2,⋯\cdots,xnx_n 的平均数)
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 当 X=8X=8 时,乙组数据为 88,88,99,1010,所以平均数为 xˉ=8+8+9+104=354\bar{x}=\dfrac{8+8+9+10}{4}=\dfrac{35}{4}. 由题给方差定义, s2=14[2(8−354)2+(9−354)2+(10−354)2]=14⋅4416=1116s^2=\dfrac14\left[2\left(8-\dfrac{35}{4}\right)^2+\left(9-\dfrac{35}{4}\right)^2+\left(10-\dfrac{35}{4}\right)^2\right]=\dfrac14\cdot\dfrac{44}{16}=\dfrac{11}{16}. \item 当 X=9X=9 时,甲组数据为 99,99,1111,1111,乙组数据为 88,99,99,1010. 两组各随机选取一人,所有 4×4=164\times4=16 个结果等可能. 甲组选出两个 99 与乙组选出 88 时,Y=17Y=17,共有 2×1=22\times1=2 个结果;甲组选出两个 99 与乙组选出两个 99 时,Y=18Y=18,共有 2×2=42\times2=4 个结果;甲组选出两个 99 与乙组选出 1010,或甲组选出两个 1111 与乙组选出 88 时,Y=19Y=19,共有 2×1+2×1=42\times1+2\times1=4 个结果;甲组选出两个 1111 与乙组选出两个 99 时,Y=20Y=20,共有 2×2=42\times2=4 个结果;甲组选出两个 1111 与乙组选出 1010 时,Y=21Y=21,共有 2×1=22\times1=2 个结果. 因此 P(Y=17)=216=18P(Y=17)=\dfrac{2}{16}=\dfrac18,P(Y=18)=416=14P(Y=18)=\dfrac{4}{16}=\dfrac14,P(Y=19)=416=14P(Y=19)=\dfrac{4}{16}=\dfrac14,P(Y=20)=416=14P(Y=20)=\dfrac{4}{16}=\dfrac14,P(Y=21)=216=18P(Y=21)=\dfrac{2}{16}=\dfrac18. 所以 E(Y)=17⋅18+18⋅14+19⋅14+20⋅14+21⋅18=19E(Y)=17\cdot\dfrac18+18\cdot\dfrac14+19\cdot\dfrac14+20\cdot\dfrac14+21\cdot\dfrac18=19. \end{enumerate} \end{solution}

2011 · 北京 · 理 · 第 17 题 · 解答题

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