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17概率与统计★★☆☆☆
某厂为比较甲,乙两种工艺对橡胶产品伸缩率的处理效应,进行 1010 次配对试验,每次配对试验选用材质相同的两个橡胶产品,随机地选其中一个用甲工艺处理,另一个用乙工艺处理,测量处理后的橡胶产品的伸缩率. 甲,乙两种工艺处理后的橡胶产品的伸缩率分别记为 xix_i,yiy_i(i=1i=1,22,⋯\cdots,1010). 试验结果如下:
试验序号 ii12345678910
伸缩率 yiy_i536527543530560533522550576536
记 zi=xi−yiz_i=x_i-y_i(i=1i=1,22,⋯\cdots,1010),记 z1z_1,z2z_2,⋯\cdots,z10z_{10} 的样本平均数为 zˉ\bar z,样本方差为 s2s^2.
(1) 求 zˉ\bar z,s2s^2; (2) 判断甲工艺处理后的橡胶产品的伸缩率较乙工艺处理后的橡胶产品的伸缩率是否有显著提高(如果 zˉ≥2s210\bar z\ge2\sqrt{\frac{s^2}{10}},则认为有显著提高,否则不认为有显著提高).
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 由表中数据得 z1z_1,z2z_2,…\ldots,z10z_{10} 依次为 99,66,88,−8-8,1515,1111,1919,1818,2020,1212. 因此 zˉ=9+6+8−8+15+11+19+18+20+1210=11\bar z=\dfrac{9+6+8-8+15+11+19+18+20+12}{10}=11,且
s2=110[(−2)2+(−5)2+(−3)2+(−19)2+42+02+82+72+92+12]=61s^2=\frac{1}{10}\bigl[(-2)^2+(-5)^2+(-3)^2+(-19)^2+4^2+0^2+8^2+7^2+9^2+1^2\bigr]=61
\item 由 zˉ=11\bar z=11,s2=61s^2=61,得 2s210=261102\sqrt{\dfrac{s^2}{10}}=2\sqrt{\dfrac{61}{10}}. 因为 112=121>1225=(26110)211^2=121>\dfrac{122}{5}=\left(2\sqrt{\dfrac{61}{10}}\right)^2,所以 zˉ≥2s210\bar z\ge2\sqrt{\dfrac{s^2}{10}}. 故认为甲工艺处理后的橡胶产品的伸缩率较乙工艺处理后的橡胶产品的伸缩率有显著提高. \end{enumerate} \end{solution}

2023 · 全国 · 乙卷 · 文 · 第 17 题 · 解答题

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19立体几何初步★★★★☆
如图,在三棱锥 P−ABCP-ABC 中,AB⊥BCAB\perp BC,AB=2AB=2,BC=22BC=2\sqrt2,PB=PC=6PB=PC=\sqrt6,BPBP,APAP,BCBC 的中点分别为 DD,EE,OO,点 FF 在 ACAC 上,BF⊥AOBF\perp AO.
(1) 证明 EF∥EF\parallel 平面 ADOADO; (2) 若 ∠POF=120∘\angle POF=120^\circ,求三棱锥 P−ABCP-ABC 的体积.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 设 AF→=mAC→\overrightarrow{AF}=m\overrightarrow{AC},则 0≤m≤10\le m\le1,并且 BF→=(m−1)AB→+mBC→\overrightarrow{BF}=(m-1)\overrightarrow{AB}+m\overrightarrow{BC},AO→=AB→+12BC→\overrightarrow{AO}=\overrightarrow{AB}+\dfrac12\overrightarrow{BC}. 由 BF⊥AOBF\perp AO 及 AB⊥BCAB\perp BC,得
0=BF→⋅AO→=4(m−1)+m2×8=8m−40=\overrightarrow{BF}\cdot\overrightarrow{AO}=4(m-1)+\frac{m}{2}\times8=8m-4
所以 m=12m=\dfrac12,即 FF 是 ACAC 的中点.
在三角形 APCAPC 中,EE,FF 分别是 APAP,ACAC 的中点,所以 EF∥PCEF\parallel PC. 在三角形 BPCBPC 中,DD,OO 分别是 BPBP,BCBC 的中点,所以 DO∥PCDO\parallel PC. 因此 EF∥DOEF\parallel DO,且 DO⊂DO\subset 平面 ADOADO. 又 P∉P\notin 平面 ABCABC,故平面 ADOADO 与平面 ABCABC 的交线为 AOAO. 由 AF→=12AC→=12(AB→+BC→)\overrightarrow{AF}=\dfrac12\overrightarrow{AC}=\dfrac12\left(\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}\right) 与 AO→=AB→+12BC→\overrightarrow{AO}=\overrightarrow{AB}+\dfrac12\overrightarrow{BC},且 AB→\overrightarrow{AB},BC→\overrightarrow{BC} 不共线,可知 F∉AOF\notin AO,从而 F∉F\notin 平面 ADOADO,即 EFEF 不在平面 ADOADO 内. 因此 EF∥EF\parallel 平面 ADOADO. \item 建立空间直角坐标系,使 B=(0,0,0)B=(0,0,0),A=(2,0,0)A=(2,0,0),C=(0,22,0)C=(0,2\sqrt2,0). 设 P=(u,v,w)P=(u,v,w),由 PB=PC=6PB=PC=\sqrt6 得 u2+v2+w2=6u^2+v^2+w^2=6,u2+(v−22)2+w2=6u^2+(v-2\sqrt2)^2+w^2=6. 两式相减得 v=2v=\sqrt2,代回得 u2+w2=4u^2+w^2=4. 由上面的结论,O=(0,2,0)O=(0,\sqrt2,0),F=(1,2,0)F=(1,\sqrt2,0),故 OP→=(u,0,w)\overrightarrow{OP}=(u,0,w),OF→=(1,0,0)\overrightarrow{OF}=(1,0,0),且 ∣OP∣=2|OP|=2,∣OF∣=1|OF|=1.
由 ∠POF=120∘\angle POF=120^\circ,得 u=OP→⋅OF→=∣OP∣∣OF∣cos⁡120∘=−1u=\overrightarrow{OP}\cdot\overrightarrow{OF}=|OP||OF|\cos120^\circ=-1. 所以 w2=4−u2=3w^2=4-u^2=3,点 PP 到平面 ABCABC 的距离为 3\sqrt3. 又 S△ABC=12×2×22=22S_{\triangle ABC}=\dfrac12\times2\times2\sqrt2=2\sqrt2,故
VP−ABC=13S△ABC⋅3=263V_{P-ABC}=\frac13S_{\triangle ABC}\cdot\sqrt3=\frac{2\sqrt6}{3}
\end{enumerate} \end{solution}

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