| 5.3.2 函数的极值与最大(小)值 题目答案及解析

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选择性必修二

第五章 一元函数的导数及其应用

5.3 导数在研究函数中的应用

5.3.2 函数的极值与最大(小)值

一袋中有$6$个均匀硬币,其中有$n\left( 2\le n\le 5,n\in {{\mathbf{N}}^{*}} \right)$个普通硬币,普通硬币的一面为面值,另一面为花朵图案,如下图,其余$6-n$个硬币的两面均为面值$.$每次试验从袋中随机摸出两个硬币各掷一次,用事件$A$表示“两个硬币均是面值朝上”,用事件$B$表示“两个硬币均是花朵图案朝上”,又把两个硬币放回袋中,如此重复$6$次试验$.$

  

$(1)$$n=3$

①求$1$次试验中摸出普通硬币个数${X}$的分布列;

②求$6$次试验中事件$A$发生的次数$Y$的期望;

$(2)$$6$次试验中事件$B$恰好发生$1$次的概率为$P$,当$n$取何值时,$P$最大?

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$(1)$①分布列答案见解析;②$E\\left( Y \\right)=\\dfrac{33}{10}$$.$

$(2)$$n=5$

"]]

$(1)$解:当$n=3$时,

①由题意可知,随机变量${X}$的可能取值有$0$$1$$2$

$P\left( X=0 \right)=\dfrac{\text{C}_{\text{3}}^{\text{2}}}{\text{C}_{\text{6}}^{\text{2}}}=\dfrac{1}{5}$$P\left( X=1 \right)=\dfrac{\text{C}_{\text{3}}^{\text{1}}\text{C}_{\text{3}}^{\text{1}}}{\text{C}_{\text{6}}^{2}}=\dfrac{3}{5}$$P\left( X=2 \right)=\dfrac{\text{C}_{\text{3}}^{\text{2}}}{\text{C}_{\text{6}}^{\text{2}}}=\dfrac{1}{5}$

$\therefore $ ,随机变量${X}$的分布列如下表所示:

${X}$$0$$1$$2$
$P$$\dfrac{1}{5}$$\dfrac{3}{5}$$\dfrac{1}{5}$

②由题意可知,一次试验中事件$A$发生的概率为$P\left( A \right)=\dfrac{\text{C}_{\text{3}}^{\text{2}}+\text{\rm {C}}_{3}^{2}\cdot {{\left( \dfrac{1}{2} \right)}^{2}}+\text{C}_{\text{3}}^{\text{1}}\text{C}_{\text{3}}^{\text{1}}\cdot \dfrac{1}{2}}{\text{\rm {C}}_{6}^{2}}=\dfrac{11}{20}$

$\therefore $$Y\sim B\left( 6,\dfrac{11}{20} \right)$,则$E\left( Y \right)=6\times \dfrac{11}{20}=\dfrac{33}{10}$$.$

$(2)$解:一次试验中,事件$B$发生的概率为$P\left( B \right)=\dfrac{\text{\rm {C}}_{n}^{2}\cdot {{\left( \dfrac{1}{2} \right)}^{2}}}{\text{\rm {C}}_{6}^{2}}=\dfrac{n\left( n-1 \right)}{120}\left( 2\le n\le 5,n\in {{\mathbf{N}}^{*}} \right)$

$\therefore $$6$次试验中事件$B$恰好发生$1$次的概率$P=\text{\rm {C}}_{6}^{1}\cdot \dfrac{n\left( n-1 \right)}{120}\cdot {{\left[ 1-\dfrac{n\left( n-1 \right)}{120} \right]}^{5}}\left( 2\le n\le 5,n\in {{\mathbf{N}}^{*}} \right)$

$f\left( x \right)=x{{\left( 1-x \right)}^{5}}$,其中$0\lt x\lt 1$,则${f}'\left( x \right)={{\left( 1-x \right)}^{5}}-5x{{\left( 1-x \right)}^{4}}=\left( 1-6x \right){{\left( 1-x \right)}^{4}}$

$0\lt x\lt \dfrac{1}{6}$时,${f}'\left( x \right)\gt 0$,此时,函数$f\left( x \right)$单调递增,

$\dfrac{1}{6}\lt x\lt 1$时,${f}'\left( x \right)\lt 0$,此时,函数$f\left( x \right)$单调递减,

$\therefore $ ,当$x=\dfrac{1}{6}$时,函数$f\left( x \right)$取最大值,

$\because 2\le n\le 5$$n\in {{\mathbf{N}}^{*}}$时,$\dfrac{n\left( n-1 \right)}{120}\in \left\{ \dfrac{1}{60},\dfrac{1}{20},\dfrac{1}{10},\dfrac{1}{6} \right\}$

故当$n=5$时,$P$取最大值$.$

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