概率是高中數(shù)學(xué)中非常重要的一個板塊,也是高考的必考內(nèi)容之一.概率問題的命題形式較多,常見的概率問題有求事件的概率、求期望、求方差,判斷事件的獨(dú)立性、互斥性,討論事件的概率分布,等等.其中概率分布問題比較常見,且常以解答題的形式出現(xiàn).下面結(jié)合幾個例題詳細(xì)介紹幾類概率分布問題的解法.
一、兩點(diǎn)分布
對于只有兩種可能結(jié)果的隨機(jī)試驗(yàn),可用A表示“成功”,A(ˉ)表示“失敗”,若P(A)=p,則P(=1-p,就稱X服從于兩點(diǎn)分布,且X的分布列為:
只有兩個可能結(jié)果的隨機(jī)試驗(yàn)叫伯努利試驗(yàn),所以兩點(diǎn)分布還可以稱為伯努利分布.兩點(diǎn)分布不僅可以用來研究只有兩個結(jié)果的隨機(jī)試驗(yàn)的概率分布規(guī)律,也可以用于研究某一隨機(jī)事件是否發(fā)生的概率分布情況,如抽取的彩券是否中獎,買回的一件產(chǎn)品是否為正品,新生嬰兒的性別,投籃是否命中等,都可以用兩點(diǎn)分布列來研究.
例1
解:
首先判斷隨機(jī)變量X是否服從兩點(diǎn)分布,然后根據(jù)概率公式計(jì)算出隨機(jī)變量X為0和1時的概率,最后用表格的形式列出隨機(jī)變量X的分布列.
二、二項(xiàng)分布
在相同條件下重復(fù)做n次試驗(yàn),若用X表示事件A發(fā)生的次數(shù),設(shè)每次試驗(yàn)中事件A發(fā)生的概率是p,此時稱隨機(jī)變量X服從二項(xiàng)分布,記作X~B(n,p).在n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中,事件A恰好發(fā)生k次的概率為P(X=k)=Cn(k)pk(1-p)n-k(k=0,1,2,…,n).值得注意的是,在n次試驗(yàn)中,每次試驗(yàn)只有兩種可能的結(jié)果,且兩種結(jié)果發(fā)生與否互相對立,事件發(fā)生與否的概率在每一次獨(dú)立試驗(yàn)中都保持不變.
例2.同時拋擲兩枚骰子,若點(diǎn)數(shù)之和大于或等于10,就說這次試驗(yàn)成功,則在3次試驗(yàn)中至少有1次成功的概率是().
A.7(1)2(2)9(5)B.4(8)3(0)C.7(6)2(6)9(5)D.2(1)4(0)3(0)
解:
實(shí)驗(yàn)中一枚骰子出現(xiàn)任意一個點(diǎn)數(shù)的概率相等,且相互獨(dú)立,則試驗(yàn)中成功的次數(shù)X服從二項(xiàng)分布,根據(jù)二項(xiàng)分布的概率公式進(jìn)行求解,即可順利解題.
三、幾何分布
幾何分布常用于分析一系列獨(dú)立重復(fù)的事件中首次成功的概率,例如首次進(jìn)球、首次銷售成功等.在一系列獨(dú)立重復(fù)的伯努利試驗(yàn)中,首次成功所需的試驗(yàn)次數(shù)的概率分布可以用幾何分布進(jìn)行研究.若每次實(shí)驗(yàn)成功概率為p,X表示首次成功所需的試驗(yàn)次數(shù),則實(shí)驗(yàn)第k次成功的概率為P(X=k)=(1-p)1-kp.
例3.在一場足球比賽中,某射門球員平均需要嘗試射球5次,才能成功進(jìn)球.計(jì)算他在第4次射球時成功的概率.
解:
解答這類問題,需首先確定隨機(jī)變量以及實(shí)驗(yàn)成功的概率;然后使用幾何分布的概率公式計(jì)算在第k次實(shí)驗(yàn)時成功的概率.
四、超幾何分布
超幾何分布常用于研究樣本抽樣問題,例如在抽 取樣本時不放回抽取某個樣品的概率,分析抽獎時中 獎的概率,分析檢測樣品時抽到次品的概率等.在含有 M件次品的N件產(chǎn)品中,任取n件,其中恰有X件次品, 則稱隨機(jī)變量X服從超幾何分布,且 P(X = k)= Ck mCn - k N - M Cn N , k=0,1,2,…,m, 其中 m = min{M,n} ,且 n ≤ N,M ≤ N,n, M,N ∈"N*,則隨機(jī)變量X的分布列為:
在解題時,需首先判斷事件的概率是否服從超幾 何分布;然后確定參數(shù)M、N、n的值,再根據(jù)公式計(jì)算k 取不同值時的概率,并列出分布列.
例4
解
解答本題,需先運(yùn)用組合知識,分別求得從13張梅花牌中選2張牌、從39張非梅花牌中選3張牌、從52張牌中選5張牌的可能情況數(shù);然后利用超幾何分布的概率公式進(jìn)行求解.
總之,求解離散型隨機(jī)變量的概率分布問題的步驟為:(1)找出隨機(jī)變量X的所有可能取值xi(i=1,2,3,…,n);(2)求出取各個值時概率P(X=xi)=pi;(3)列出表格,并用分布列的性質(zhì)檢驗(yàn)所求的分布列或某事件的概率是否正確.
(作者單位:殷可丁,陜西省漢中中學(xué);張?zhí)鹛?,陜西省漢中市漢臺區(qū)教學(xué)研究室)