| 5.3.5 随机事件的独立性 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修二

第五章 统计与概率

5.3 概率

5.3.5 随机事件的独立性

甲乙两人进行乒乓球比赛,每局比赛甲获胜的概率是$p\left( 0\lt p\lt 1 \right)$,乙获胜的概率是$1-p$,每局比赛相互独立.

$(1)$$p=0.6$时,比赛采用$3$$2$胜制,求甲最终获胜的概率;

$(2)$若比赛采用$5$$3$胜制比$3$$2$胜制对甲更有利(即甲最终获胜概率更大),确定$p$的取值范围;

$(3)$若甲乙共进行$10$局比赛,随机变量$X$表示甲获胜的局数.令${{a}_{n}}=P\left( X=n-1 \right)$$\left( n=1,2,\cdots ,11 \right)$,若${{a}_{7}}$是数列$\left\{ {{a}_{n}} \right\}$的唯一的最大项,确定$p$的取值范围.

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$(1)$$0.648$

$(2)$$\\left( \\dfrac{1}{2},1 \\right)$

$(3)$$\\left( \\dfrac{6}{11},\\dfrac{7}{11} \\right)$

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$(1)3$$2$胜制甲最终获胜结果可以是:$2:0$$2:1$,每局比赛甲获胜的概率$p=0.6$

根据独立事件乘法公式和互斥事件的加法公式得

则甲最终获胜概率是:${{0.6}^{2}}+2\times {{0.6}^{2}}\times 0.4=0.648$

$(2)3$$2$胜制甲最终获胜结果可以是:$2:0$$2:1$,每局比赛甲获胜的概率$p$

根据独立事件乘法公式和互斥事件的加法公式得

甲最终获胜概率是:${{p}_{1}}={{p}^{2}}+2{{p}^{2}}\left( 1-p \right)={{p}^{2}}\left( 3-2p \right)$

$5$$3$胜制甲最终获胜结果可以是:$3:0$$3:1$$3:2$

则甲最终获胜概率是:${{p}_{2}}={{p}^{3}}+3{{p}^{3}}\left( 1-p \right)+6{{p}^{3}}{{\left( 1-p \right)}^{2}}={{p}^{3}}\left( 6{{p}^{2}}-15p+10 \right)$

由题知${{p}_{2}}\gt {{p}_{1}}$,即${{p}_{2}}-{{p}_{1}}\gt 0$

${{p}_{2}}-{{p}_{1}}={{p}^{3}}\left( 6{{p}^{2}}-15p+10 \right)-{{p}^{2}}\left( 3-2p \right)=3{{p}^{2}}{{\left( p-1 \right)}^{2}}\left( 2p-1 \right)\gt 0$

$p\in \left( 0,1 \right)$,则$p$的取值范围是$\left( \dfrac{1}{2},1 \right)$

$(3)$由题,$X\sim B\left( 10,p \right)$,故${{a}_{n}}=P\left( X=n-1 \right)=\text{\rm {C}}_{10}^{n-1}{{p}^{n-1}}{{\left( 1-p \right)}^{11-n}}$$\left( n=1,2,\cdots ,11 \right)$

${{a}_{7}}$是数列$\left\{ {{a}_{n}} \right\}$的唯一的最大项,则必有${{a}_{6}}\lt {{a}_{7}}\gt {{a}_{8}}$

$\text{\rm {C}}_{10}^{5}{{p}^{5}}{{\left( 1-p \right)}^{5}}\lt \text{\rm {C}}_{10}^{6}{{p}^{6}}{{\left( 1-p \right)}^{4}} \gt \text{\rm {C}}_{10}^{7}{{p}^{7}}{{\left( 1-p \right)}^{3}}$,解得:$p\in \left( \dfrac{6}{11},\dfrac{7}{11} \right)$

此时,$\dfrac{{{a}_{n+1}}}{{{a}_{n}}}=\dfrac{\text{\rm {C}}_{10}^{n}{{p}^{n}}{{\left( 1-p \right)}^{10-n}}}{\text{\rm {C}}_{10}^{n-1}{{p}^{n-1}}{{\left( 1-p \right)}^{11-n}}}=\dfrac{\left( 11-n \right)p}{n\left( 1-p \right)}\ge 1\Leftrightarrow n\le 11p$,则$11p\in \left( 6,7 \right)$

$n\le 6$时,${{a}_{n}}\lt {{a}_{n+1}}$$n\gt 6$时,${{a}_{n}}\gt {{a}_{n+1}}$

${{a}_{1}}\lt {{a}_{2}}\lt \cdots \lt {{a}_{6}}\lt {{a}_{7}}\gt {{a}_{8}}\gt \cdots \gt {{a}_{11}}$,故${{a}_{7}}$是数列$\left\{ {{a}_{n}} \right\}$的唯一的最大项.

综上,$p$的取值范围是$\left( \dfrac{6}{11},\dfrac{7}{11} \right)$

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