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概率统计易错题归类剖析

2020-11-30安徽省霍邱县第一中学魏兆祥

关键词:二项分布中心点剖析

■安徽省霍邱县第一中学 魏兆祥

■安徽省霍邱县第一中学 余其权

概率统计部分的内容由于易混点多,重复或遗漏的情况不易察觉等,同学们感觉易做但易错。下面我们将同学们容易出现的错误列举出来,并加以辨别分析,以期对大家的学习能提供一些帮助。

一、忘记回归直线过样本中心点致误

例 1某单位为了了解用电量(度)与当天平均气温(℃)之间的关系,随机统计了某4天的当天平均气温与用电量(如表1)。由数据运用最小二乘法得到线性回归方程ˆy=-2x+a,则a=____。

表1

错解:将点(18,25)代入ˆy=-2x+a,得25=-2×18+a,解得a=61。

剖析:不理解回归直线过样本中心点,随便代入数据导致结果错误。求出样本的中心点,代入回归方程,即可求解。

正解:因为,故样本中心点为(10,40)。因为回归直线经过样本中心点,代入回归方程得40=-2×10+a,解得a=60。

二、混淆“有序”与“无序”致误

例 2甲、乙两人参加普法知识竞赛,共有10道不同的题目,其中选择题有6道,判断题有4道,甲、乙两人依次各抽取一题。求:

(1)甲抽到选择题、乙抽到判断题的概率。

(2)甲、乙两人至少有1人抽到选择题的概率。

错解:(1)甲抽到选择题、乙抽到判断题的可能结果有个,又甲、乙两人依次抽到一题的可能结果有个,所以甲抽到选择题、乙抽到判断题的概率为。

(2)设甲、乙两人至少有1人抽到选择题为事件A,则甲、乙两人都未抽到选择题为事件,由对立事件的计算公式得P(A)=1-。

剖析:上述解法错把甲、乙依次抽取一题理解为甲、乙同时抽取一题,前者与顺序有关,是排列问题;而后者与顺序无关,是组合问题,两者的本质是不同的。

正解:基本事件总数应为=10×9=90(个)。

(2)设甲、乙两人至少有1人抽到选择题为事件A,则甲、乙两人都未抽到选择题为事件,由对立事件的计算公式得P(A)=1-。

三、混淆“独立事件”与“互斥事件”致误

例 3甲、乙、丙三名射手击中目标的概率分别为0.7、0.8、0.85。若他们三人分别向目标发射一枪,试求三弹都脱靶的概率。

错解:设甲发射一枪击中目标为事件A,乙发射一枪击中目标为事件B,丙发射一枪击中目标为事件C,则甲、乙、丙三人分别向目标发射一枪击中目标为事件ABC,从而甲、乙、丙三人分别向目标发射一枪击中目标的概率为P(ABC)=P(A)P(B)P(C)=0.7×0.8×0.85=0.476,所以三人分别向目标发射一枪三弹都脱靶的概率为1-P(ABC)=1-1.476=0.524。

剖析:上述错误在于将相互独立事件同时发生的事件当成互斥事件来考虑,认为“三弹都未中”的对立事件是“三弹都中”,而事实上,这两者不是对立事件。

正解:设甲、乙、丙发射一枪击中目标分别为事件A、B、C,则甲、乙、丙脱靶的概率分别为所以三弹都脱靶的概率为0.3×0.2×0.15=0.09。

四、混淆“随机事件”与“互斥事件”致误

图1

例 4如图1,用a、b、c三类不同的元件连接成一个系统N。当元件a正常工作且元件b、c至少有一个正常工作时,系统N正常工作。已知元件a、b、c正常工作的概率依次为0.80、0.90、0.90。分别求系统N正常工作的概率P。

错解:设元件a、b、c正常工作为事件A、B、C,则系统正常工作的概率为P=P[A·(B+C)]=P(A)·P(B+C)=P(A)·[P(B)+P(C)]=0.8×(0.9+0.9)=1.44。

剖析:对于两个随机事件A、B,有P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B),特别地,当A、B互斥时,有P(A+B)=P(A)+P(B)。对于上述解法产生错误的原因主要是B、C不是互斥事件,所以公式P(B+C)=P(B)+P(C)不成立。

正解:系统正常工作的概率为P=P[A·(B+C)]=P(A)·P(B+C)=P(A)·[P(B)+P(C)-P(B)·P(C)]=0.8×(0.9+0.9-0.9×0.9)=0.792。

五、混淆“几何概型”与“古典概型”致误

例 5心理学家分析发现,视觉和空间能力与训练时间有关,某数学兴趣小组为了验证这个结论,进行了对比试验,经过多次测试后,甲每次解答一道几何题所用的时间为5~7分钟,乙每次解答一道几何题所用的时间为6~8分钟,现甲、乙各解同一道几何题,求乙比甲先解答完的概率。

错解:设事件A为“乙比甲先做完此道题”,由题意知,甲完成该题所用的时间可以是5,6,7分钟,共3种情况,乙可以是6,7,8分钟,共3种情况,所以共有3×3=9(个)基本时间。其中甲用7分钟,乙用6分钟时,事件A发生,所以。

剖析:误认为时间是有离散度的,将其看成了一个古典概型。实际上时间是一个连续性随机变量,在求解时应建立几何概率模型。

正解:(1)设甲、乙解答一道几何题的时间分别为x、y分钟,则基本事件满足的区域为如图2所示。

设事件A为“乙比甲先做完此道题”,则满足的区域为x>y。

图2

六、混淆“超几何分布”与“二项分布”致误

图3

例 6为了解今年某校高三毕业班报考飞行员学生的体重情况,将所得的数据整理后,画出了频率分布直方图,如图3所示,已知图中从左到右的前三组的频率之比为1:2:3,其中第二组的频数为12。

(1)求该校报考飞行员的总人数;

(2)以这所学校的样本数据来估计全省的总体数据,若从全省报考飞行员的同学(人数很多)中任选三人,设X表示体重超过60公斤的学生人数,求X的分布列和数学期望。

错解:由题知,体重在60公斤以下的有6人,60公斤以上的有10人,随机变量X服从超几何分布,X所有可能的取值为0,1,2,3。

剖析:对随机变量的含义不清楚,不能区分超几何分布与二项分布;对于何时可以用样本的频率代替总体的概率不清楚。注意:(1)超几何分布的本质是“不放回抽样”,是一种古典概型,而二项分布的随机实验是“独立重复实验”,强调每次实验的结果发生的概率相同,可认为是“有放回抽样”。本题中,“若从全省报考飞行员的同学(人数很多)中任选三人”,特别强调人数很多,意味着实验可以看作是“有放回抽样”,所以是一个二项分布。(2)本题明确要求“以这所学校的样本数据来估计全省的总体数据”,其意思是用频率来代替概率,即16个人中每个人的体重超过60公斤的概率为,也是说,全省每个学生的体重超过60公斤的概率为。

正解:(1)设报考飞行员的人数为n,前三小组的频率分别为p1,p2,p3,由条件可得解得p1=0.125,p2=0.25,p3=0.375。又因为故n=48。

(2)由(1)可得,一个报考学生体重超过60公斤的概率为p=p3+(0.037+0.013)故X服从二项分布,则P(X=k)。

所以随机变量X的分布列为表2:

表2

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