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19概率与统计★★★☆☆
如图,一个小球从 MM 处投入,通过管道自上而下落到 AA 或 BB 或 CC. 已知小球从每个叉口落入左右两个管道的可能性是相等的. 某商家按上述投球方式进行促销活动,若投入的小球落到 AA,BB,CC,则分别设为 1,2,3 等奖.
(1) 已知获得 1,2,3 等奖的折扣率分别为 50%50\%,70%70\%,90%90\%. 记随机变量 ξ\xi 为获得 kk(k=1k = 1,22,33)等奖的折扣率,求随机变量 ξ\xi 的分布列及期望 E(ξ)E(\xi). (2) 若有 3 人次(投入 1 球为 1 人次)参加促销活动,记随机变量 η\eta 为获得 1 等奖或 2 等奖的人次,求 P{η=2}P\{\eta = 2\}.
\begin{solution} 逐一沿图中管道追踪,每次遇到叉口都有左右两种等可能选择. 将每条完整路径按其终点归类,树状图的计数为 \begin{center} \begin{tabular}{c|ccc|c} 终点 & AA & BB & CC & 合计\ \hline 路径数 & 33 & 66 & 77 & 1616 \end{tabular} \end{center} 因此共有 1616 个等可能结果,其中到达 AA,BB,CC 的结果数分别为 33,66,77. 因此 P(A)=316P(A)=\frac3{16},P(B)=616=38P(B)=\frac6{16}=\frac38,P(C)=716P(C)=\frac7{16}.
\begin{enumerate} \item 随机变量 ξ\xi 的分布列为 \begin{center} \begin{tabular}{c|ccc} ξ\xi&50%50\%&70%70\%&90%90\%\ \hline PP&316\dfrac3{16}&38\dfrac38&716\dfrac7{16} \end{tabular} \end{center} 所以
E(ξ)=50%⋅316+70%⋅38+90%⋅716=34E(\xi)=50\%\cdot\frac3{16}+70\%\cdot\frac38+90\%\cdot\frac7{16}=\frac34
\item 每人获得 1 等奖或 2 等奖的概率为
p=P(A)+P(B)=316+616=916p=P(A)+P(B)=\frac3{16}+\frac6{16}=\frac9{16}
三人的投球相互独立,故 η∼B(3,916)\eta\sim B(3,\frac9{16}),从而
P{η=2}=C32(916)2(1−916)=3(916)2716=17014096P\{\eta=2\}=\mathrm C_3^2\left(\frac9{16}\right)^2\left(1-\frac9{16}\right) =3\left(\frac9{16}\right)^2\frac7{16} =\frac{1701}{4096}
\end{enumerate} \end{solution}

2010 · 浙江 · 理 · 第 19 题 · 解答题

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19概率与统计★★★★☆
一个袋中有若干个大小相同的黑球、白球和红球. 已知从袋中任意摸出 1 个球,得到黑球的概率是 25\frac{2}{5};从袋中任意摸出 2 个球,至少得到 1 个白球的概率是 79\frac{7}{9}.
(1) 若袋中共有 10 个球,
(i) 求白球的个数; (ii) 从袋中任意摸出 3 个球,记得到白球的个数为 ξ\xi,求随机变量 ξ\xi 的数学期望 E(ξ)E(\xi). (2) 求证:从袋中任意摸出 2 个球,至少得到 1 个黑球的概率不大于 710\frac{7}{10},并指出袋中哪种颜色的球个数最少.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item \begin{enumerate} \item 设白球有 ww 个.两球中没有白球的概率为 1−79=291-\frac79=\frac29,故
C10−w2C102=29\frac{\mathrm C_{10-w}^{2}}{\mathrm C_{10}^{2}}=\frac29
于是 (10−w)(9−w)=20(10-w)(9-w)=20,解得 w=5w=5 或 w=14w=14.由 0⩽w⩽100\leqslant w\leqslant10,得白球有 55 个. \item 设第 ii 次摸到白球的指示变量为 IiI_i,则 ξ=I1+I2+I3\xi=I_1+I_2+I_3.每次摸球得到白球的概率为 510\frac5{10},所以由数学期望的线性性质,
E(ξ)=E(I1)+E(I2)+E(I3)=3×510=32E(\xi)=E(I_1)+E(I_2)+E(I_3)=3\times\frac5{10}=\frac32
\end{enumerate} \item 设袋中共有 NN 个球,黑、白、红球数分别为 KK,WW,RR.由 KN=25\frac KN=\frac25,可设 N=5mN=5m,K=2mK=2m,其中 mm 为正整数.两球中没有白球的概率为 29\frac29.令非白球数 X=K+R=N−WX=K+R=N-W,则
CX2C5m2=29,即X(X−1)=10m(5m−1)9\frac{\mathrm C_{X}^{2}}{\mathrm C_{5m}^{2}}=\frac29, \qquad\text{即}\qquad X(X-1)=\frac{10m(5m-1)}9
两球中至少有一个黑球的概率为
1−C3m2C5m21-\frac{\mathrm C_{3m}^{2}}{\mathrm C_{5m}^{2}}
又因为 m⩾1m\geqslant1,
C3m2C5m2⩾310⟺30m(3m−1)⩾15m(5m−1)\frac{\mathrm C_{3m}^{2}}{\mathrm C_{5m}^{2}}\geqslant\frac3{10} \quad\Longleftrightarrow\quad 30m(3m-1)\geqslant15m(5m-1)
而右边移到左边后为 15m(m−1)⩾015m(m-1)\geqslant0.因此至少得到一个黑球的概率不大于 710\frac7{10}.
还需比较三种球的个数.若 X⩾7m2X\geqslant\frac{7m}{2},则
X(X−1)⩾7m2(7m2−1)>10m(5m−1)9X(X-1)\geqslant\frac{7m}{2}\left(\frac{7m}{2}-1\right)>\frac{10m(5m-1)}9
因为两边之差为 m(241m−86)36>0\frac{m(241m-86)}{36}>0,这与上面的等式矛盾.因此 X<7m2X<\frac{7m}{2}.于是 R=X−2m<3m2<2m=KR=X-2m<\frac{3m}{2}<2m=K,并且 W−R=7m−2X>0W-R=7m-2X>0.所以红球数同时少于黑球数和白球数,红球最少. \end{enumerate} \end{solution}

2008 · 浙江 · 理 · 第 19 题 · 解答题

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19概率与统计★★★★☆
袋子 AA 和 BB 中装有若干个均匀的红球和白球,从 AA 中摸出一个红球的概率是 13\frac{1}{3},从 BB 中摸出一个红球的概率为 pp.
(1) 从 AA 中有放回地摸球,每次摸出一个,有 33 次摸到红球即停止.
(i) 求恰好摸 55 次停止的概率; (ii) 记 55 次之内(含 55 次)摸到红球的次数为 ξ\xi,求随机变量 ξ\xi 的分布列及数学期望 E(ξ)E(\xi); (2) 若 AA,BB 两个袋子中的球数之比为 1:21:2,将 AA,BB 中的球装在一起后,从中摸出一个红球的概率是 25\frac{2}{5},求 pp 的值.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 设一次摸到红球和白球的概率分别为 r=13r=\frac13,w=23w=\frac23. \begin{enumerate} \item 恰好第 55 次停止,等价于前 44 次恰有 22 次摸到红球且第 55 次摸到红球. 因此
P=C42r2w2r=6(13)3(23)2=881P=\mathrm C_4^2r^2w^2r =6\left(\frac13\right)^3\left(\frac23\right)^2 =\frac{8}{81}
\item 当 ξ=0\xi=0,11,22 时,在前 55 次中分别恰有 00,11,22 次红球,故
P(ξ=0)=w5=32243P(\xi=0)=w^5=\frac{32}{243}
P(ξ=1)=C51rw4=80243P(\xi=1)=\mathrm C_5^1rw^4=\frac{80}{243}
P(ξ=2)=C52r2w3=80243P(\xi=2)=\mathrm C_5^2r^2w^3=\frac{80}{243}
当 ξ=3\xi=3 时,第三次红球在第 33,44 或 55 次出现,所以
P(ξ=3)=r3+C32r3w+C42r3w2=127+227+881=1781=51243P(\xi=3)=r^3+\mathrm C_3^2r^3w+\mathrm C_4^2r^3w^2 =\frac{1}{27}+\frac{2}{27}+\frac{8}{81} =\frac{17}{81}=\frac{51}{243}
所以分布列为
\begin{tabular}{c|cccc} $\xi$ & $0$ & $1$ & $2$ & $3$ \\ \hline P & $\dfrac{32}{243}$ & $\dfrac{80}{243}$ & $\dfrac{80}{243}$ & $\dfrac{51}{243}$ \end{tabular}
且
E(ξ)=0⋅32243+1⋅80243+2⋅80243+3⋅51243=13181E(\xi)=0\cdot\frac{32}{243}+1\cdot\frac{80}{243}+2\cdot\frac{80}{243}+3\cdot\frac{51}{243}=\frac{131}{81}
\end{enumerate}
\item 设袋子 AA 中有 NN 个球,则袋子 BB 中有 2N2N 个球. 两袋合并后红球总数为 N3+2Np\frac N3+2Np,球总数为 3N3N. 由题意 N3+2Np3N=25\frac{\frac N3+2Np}{3N}=\frac25,⟹\Longrightarrow,19+2p3=25\frac19+\frac{2p}{3}=\frac25. 解得 p=1330p=\frac{13}{30}. \end{enumerate} \end{solution}

2005 · 浙江 · 理 · 第 19 题 · 解答题

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17概率与统计★★★☆☆
袋子 AA 和 BB 中装有若干个均匀的红球和白球,从 AA 中摸出一个红球的概率是 13\frac{1}{3},从 BB 中摸出一个红球的概率为 pp.
(1) 从 AA 中有放回地摸球,每次摸出一个,共摸 5 次.
(i) 恰好有 3 次摸到红球的概率; (ii) 第一次,第三次,第五次摸到红球的概率; (2) 若 AA,BB 两个袋子中的球数之比为 1:21:2,将 AA,BB 中的球装在一起后,从中摸出一个红球的概率是 25\frac{2}{5},求 pp 的值.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 从袋子 AA 中有放回地摸球,所以每次摸到红球的概率均为 13\frac{1}{3},各次摸球相互独立. \begin{enumerate} \item 恰好有 33 次摸到红球的情况数为 C53\mathrm C_5^3,所以所求概率为
C53(13)3(1−13)2=10⋅127⋅49=40243\mathrm C_5^3\left(\frac{1}{3}\right)^3\left(1-\frac{1}{3}\right)^2 =10\cdot\frac{1}{27}\cdot\frac{4}{9} =\frac{40}{243}
\item 第一次、第三次、第五次摸到红球,而第二次、第四次摸到何种球均不受限制,所以所求概率为 13⋅13⋅13=127\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}=\frac{1}{27}. \end{enumerate}
\item 设袋子 AA 中有 nn 个球,则袋子 BB 中有 2n2n 个球. 袋子 AA 中红球数为 n3\frac{n}{3},袋子 BB 中红球数为 2np2np. 装在一起后,红球概率为 n3+2np3n=25\frac{\frac{n}{3}+2np}{3n}=\frac{2}{5}. 约去 nn,得 19+2p3=25\frac{1}{9}+\frac{2p}{3}=\frac{2}{5},所以 2p3=1345\frac{2p}{3}=\frac{13}{45},从而 p=1330p=\frac{13}{30}. \end{enumerate} \end{solution}

2005 · 浙江 · 文 · 第 17 题 · 解答题

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