| 4.2.3 二项分布与超几何分布 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选择性必修二

第四章 概率与统计

4.2 随机变量

4.2.3 二项分布与超几何分布

某市为提升中学生的环境保护意识,举办了一次“环境保护知识竞赛”,分预赛和复赛两个环节,预赛成绩排名前三百名的学生参加复赛.已知共有$12000$名学生参加了预赛,现从参加预赛的全体学生中随机地抽取$100$人的预赛成绩作为样本,得到如右频率分布直方图:

$(1)$规定预赛成绩不低于$80$分为优良,若从上述样本中预赛成绩不低于$60$分的学生中随机地抽取$2$人,求至少有$1$人预赛成绩优良的概率,并求预赛成绩优良的人数$X$的分布列及数学期望;

$(2)$由频率分布直方图可认为该市全体参加预赛学生的预赛成绩$Z$服从正态分布$N(\mu ,\sigma ^{2})$,其中$\mu$可近似为样本中的$100$名学生预赛成绩的平均值(同一组数据用该组区间的中点值代替),且$\sigma ^{2}=362$,已知小明的预赛成绩为$91$分,利用该正态分布,估计小明是否有资格参加复赛?

附:若$Z\sim N(\mu ,\sigma ^{2})$,则$P(\mu -\sigma \lt Z\lt \mu +\sigma )\approx 0.6827$$P(\mu -2\sigma \lt Z\lt \mu +2\sigma )\approx 0.9545$$P(\mu -3\sigma \lt Z\lt \mu +3\sigma )\approx 0.9973$$\sqrt{362}\approx 19$

[["

$(1)\\dfrac{8}{13}$

分布列为:

$X$$0$$1$$2$
$P$$\\dfrac{5}{13}$$\\dfrac{25}{52}$$\\dfrac{7}{52}$

$E(X)=\\dfrac{3}{4}$

$(2)$有资格参加复赛.

"]]

$(1)$由题预赛成绩在$60$$80)$范围内的样本量为:$0.0125\times 20\times 100=25$

预赛成绩在$[80,100]$范围内的样本量为:$0.0075\times 20\times 100=15$

设抽取的$2$人中预赛成绩优良的人数为$x$,可能取值为$0$$1$$2$

$\therefore P(X\geqslant 1)=\dfrac{{\rm C}_{1}^{1}{\rm C}_{25}^{1}+{\rm C}_{15}^{2}{\rm C}_{25}^{0}}{{\rm C}_{40}^{2}}=\dfrac{8}{13}$

$P(X=0)=\dfrac{{\rm C}_{25}^{2}}{{\rm C}_{40}^{2}}=\dfrac{5}{13}$$P(X=1)=\dfrac{\rm C_{25}^{1}{\rm C}_{15}^{1}}{{\rm C}_{40}^{2}}=\dfrac{25}{52}$$P(X=2)=\dfrac{\rm C_{15}^{2}}{{\rm C}_{40}^{2}}=\dfrac{7}{52}$

$X$的分布列为:

$X$$0$$1$$2$
$P$$\dfrac{5}{13}$$\dfrac{25}{52}$$\dfrac{7}{52}$

$E(X)=0\times \dfrac{5}{13}+1\times \dfrac{25}{52}+2\times \dfrac{7}{52}=\dfrac{3}{4}$

$(2)$由题$\mu =\overline{x}=(10\times 0.005+30\times 0.01+50\times 0.015+70\times 0.0125+90\times 0.0075)\times 20=53$,又$\delta ^{2}=362$

$\delta \approx 19$$Z\sim N(53,362)$

$\therefore P(Z\geqslant 91)=P(Z\geqslant \mu +2\sigma )=[1-P(\mu -2a\lt Z\lt \mu +2\sigma )]\approx 0.02275$

故全市参加预赛学生中,成绩不低于$91$分的有$12000\times 0.02275=273$人,

$\because 273\lt 300$,故小明有资格参加复赛.

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