高考解答题专项六 概率与统计综合问题1.(2021广东揭阳质量检测)某工厂响应“节能减排”的号召,决定把原来给锅炉加热的电热水器更换成电辅式太阳能热水器.电辅式太阳能热水器的耗电情况受当天的日照时长和日均气温影响,假设每天的日照情况和日均气温相互独立,该电辅式太阳能热水器每日耗电情况如下表所示:日照情况日均气温不低于15℃日均气温低于15℃日照充足耗电0千瓦时耗电5千瓦时日照不足耗电5千瓦时耗电10千瓦时日照严重不足耗电15千瓦时耗电20千瓦时根据调查,当地每天日照充足的概率为,日照不足的概率为,日照严重不足的概率为.2020年这一年的日均气温的频率分布直方图如图所示,区间分组为[5,10),[10,15),[15,20),[20,25),[25,30),[30,35].(1)求图中a的值,并求一年中日均气温不低于15℃的频率;(2)用频率估计概率,已知该工厂原来的电热水器平均每天耗电20千瓦时,试估计更换电辅式太阳能热水器后这一年能省多少电?(一年以365天计算)\n2.(2021河北邯郸一模)某市在其辖区内某一个县的27个行政村中各随机选择农田土壤样本一份,对样本中的铅、镉、铬等重金属的含量进行了检测,并按照国家土壤重金属污染评价级标准(清洁、尚清洁、轻度污染、中度污染、重度污染)进行分级,绘制了如图所示的条形图.(1)从轻度污染以上(包括轻度污染)的行政村中按分层抽样的方法抽取6个,求在轻度、中度、重度污染的行政村中分别抽取的个数;(2)规定:轻度污染记污染度为1,中度污染记污染度为2,重度污染记污染度为3.从(1)中抽取的6个行政村中任选3个,污染度的得分之和记为X,求X的数学期望.3.(2021山东日照二模)为保证玉米销售市场稳定,相关部门某年9月份开始采取宏观调控措施.该部门调查研究发现,这一年某地各月份玉米的销售均价(单位:元/斤)走势如图所示.(1)该部门发现,3月到7月,各月玉米销售均价y(单位:元/斤)与月份x之间具有较强的线性相关关系,试建立y关于x的经验回归方程(系数精确到0.01),若不调控,依据相关关系预测12月份玉米的销售均价;(2)该部门在这一年的12个月份中,随机抽取3个月份的数据作样本分析,若关注所抽三个月份的所属季度,记不同季度的个数为X,求X的分布列和数学期望.\n参考数据:xi=25,yi=5.36,(xi-)(yi-)=0.64,.4.(2021福建厦门一中模拟)某县为了响应国家精准扶贫的号召,特地承包了一块土地,已知土地的使用面积以及相应的管理时间的关系如表:土地使用面积x/亩12345管理时间y/月911142620并调查了某村300名村民参与管理的意愿,得到的部分数据如表所示:性别愿意参与管理不愿意参与管理男性村民14060女性村民40(1)求相关系数r的大小(精确到0.01),并判断管理时间y与土地使用面积x的线性相关程度.(2)依据小概率值α=0.001的独立性检验,分析村民的性别与参与管理的意愿是否相关?(3)若以该村的村民的性别与参与管理意愿的情况估计该县的情况,则从该县中任取3人,记取到不愿意参与管理的男性村民的人数为X,求X的分布列及数学期望.参考公式:r=,χ2=,其中n=a+b+c+d.\nα0.10.050.010.001xα2.7063.8416.63510.828参考数据:≈22.02.5.(2021湖北华中师大一附中月考)某市消防部门对辖区企业员工进行了一次消防安全知识问卷调查,通过随机抽样,得到参加问卷调查的500人(其中300人为女性)的得分(满分100)数据,统计结果如表所示:得分[40,50)[50,60)[60,70)[70,80)[80,90)[90,100]男性人数206040403010107060755035\n女性人数(1)把员工分为对消防知识“比较熟悉”(不低于70分的)和“不太熟悉”(低于70分的)两类,请完成如下2×2列联表,并依据小概率值α=0.01的独立性检验,分析该企业员工对消防知识的熟悉程度与性别是否有关联?性别不太熟悉比较熟悉合计男性女性合计(2)为增加员工消防安全知识及自救、自防能力,现将企业员工分成两人一组开展“消防安全技能趣味知识”竞赛.在每轮比赛中,小组两位成员各答两道题目,若他们答对题目个数和不少于3个,则小组积1分,否则积0分.已知A与B在同一小组,A答对每道题的概率为p1,B答对每道题的概率为p2,且p1+p2=1,理论上至少要进行多少轮比赛才能使A,B所在的小组的积分的期望值不少于5分?附:α0.10.050.010.0050.001xα2.7063.8416.6357.87910.828χ2=,n=a+b+c+d.6.某市举办了一次“诗词大赛”,分预赛和复赛两个环节,已知共有20000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,得到如下的统计数据.\n得分(百分制)[0,20)[20,40)[40,60)[60,80)[80,100]人数1020302515(1)规定预赛成绩不低于80分为优良,若从样本中预赛成绩不低于60分的学生中随机地抽取2人,求恰有1人预赛成绩优良的概率.(2)由样本数据分析可知,该市全体参加预赛学生的预赛成绩Z服从正态分布N(μ,σ2),其中μ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σ2=361.利用该正态分布,估计该市参加预赛的全体学生中预赛成绩高于72分的人数.(3)预赛成绩不低于91分的学生将参加复赛,复赛规则如下:①参加复赛的学生的初始分都设置为100分;②参加复赛的学生可在答题前自己决定答题数量n,每一题都需要“花”掉一定分数来获取答题资格(即用分数来买答题资格),规定答第k题时“花”掉的分数为0.2k(k=1,2,…,n);③每答对一题得2分,答错得0分;④答完n道题后参加复赛学生的最终分数即为复赛成绩.已知学生甲答对每道题的概率均为0.75,且每道题答对与否都相互独立,则当他的答题数量n为多少时,他的复赛成绩的期望值最大?参考数据:若Z~N(μ,σ2),则P(μ-σ≤Z≤μ+σ)≈0.6827,P(μ-2σ≤Z≤μ+2σ)≈0.9545,P(μ-3σ≤Z≤μ+3σ)≈0.9973.\n高考解答题专项六 概率与统计综合问题1.解(1)依题意得a=×(1-0.02×5-0.03×5-0.03×5-0.04×5-0.03×5)=0.05.一年中日均气温不低于15℃的频率为0.03×5+0.04×5+0.05×5+0.03×5=0.75=.(2)由(1)知,这一年中日均气温不低于15℃的概率的估计值为,即一年中日均气温低于15℃的概率的估计值为.设使用电辅式太阳能热水器日均耗电量为X,X的所有可能取值为0,5,10,15,20,则P(X=0)=,P(X=5)=,P(X=10)=,P(X=15)=,P(X=20)=.所以X的分布列为X05101520P所以X的数学期望E(X)=0×+5×+10×+15×+20×=6.25.所以使用电辅式太阳能热水器一天节省的电量为20-6.25=13.75(千瓦时),所以使用电辅式太阳能热水器一年节省的电量为13.75×365=5018.75(千瓦时).2.解(1)轻度污染以上(包括轻度污染)的行政村共9+6+3=18个,所以从轻度污染的行政村中抽取的个数为×9=3,从中度污染的行政村中抽取的个数为×6=2,从重度污染的行政村中抽取的个数为×3=1.(2)X的所有可能取值为3,4,5,6,7.\nP(X=3)=,P(X=4)=,P(X=5)=,P(X=6)=,P(X=7)=.所以X的分布列为X34567P所以E(X)=3×+4×+5×+6×+7×=5.3.解(1)由题意月份x34567均价y/(元/斤)0.950.981.111.121.20=5,=1.072,(xi-)2=10,∴=0.064≈0.06,-b=0.752≈0.75.∴从3月到7月,y关于x的经验回归方程为=0.06x+0.75.当x=12时,代入回归方程得y=1.47,即可预测第12月份玉米销售均价为1.47元/斤.(2)X的取值为1,2,3,P(X=1)=,P(X=3)=,P(X=2)=1-P(X=1)-P(X=3)=,X的分布列为\nX123PE(X)=1×+2×+3×.4.解(1)由题意可得=3,=16,∴(xi-)(yi-)=(-2)×(-7)+(-1)×(-5)+0×(-2)+1×10+2×4=37,(xi-)2=[(-2)2+(-1)2+0+1+22]×[(-7)2+(-5)2+(-2)2+102+42]=1940,∴r=≈0.84,∴管理时间y与土地使用面积x具有较强的正相关性.(2)由题意可知,性别愿意参与管理不愿意参与管理合计男性村民14060200女性村民4060100合计180120300零假设为H0:村民的性别与参与管理的意愿无关,根据列联表中的数据,得χ2==25>10.828=x0.001,根据小概率值α=0.001的独立性检验,我们推断H0不成立,即认为村民的性别与参与管理的意愿具有相关性.(3)由题意可知X的可能取值为0,1,2,3,X~B,P(X=0)=;P(X=1)=;\nP(X=2)=;P(X=3)=.∴X的分布列为X0123P∴E(X)=0×+1×+2×+3×.5.解(1)性别不太熟悉比较熟悉合计男性12080200女性140160300合计260240500零假设为H0:该企业员工对消防知识的熟悉程度与性别无关联.根据列联表中的数据,计算可得χ2=≈8.547>6.635=x0.01.根据小概率值α=0.01的独立性检验,我们推断H0不成立,即认为该企业员工对消防知识的了解程度与性别有关联.(2)A,B在一轮比赛中积1分的概率为P=p1(1-p1)(p2)2+(p1)2p2(1-p2)+(p1)2(p2)2=2p1p2(p1+p2)-3(p1p2)2,又p1+p2=1,0≤p2≤1,则p1p2=(1-p2)p2∈.∴P=2p1p2-3(p1p2)2=-3,且0≤p1p2≤,∴当p1p2=时,Pmax=.设A,B所在的小组在n轮比赛中的积分为ξ,则ξ~B,∴E(ξ)=n≥5,解得n≥16,\n故理论上至少要进行16轮比赛.6.解(1)由题意得样本中成绩不低于60分的学生共有40人,其中成绩优良的人数为15人,记“从样本中预赛成绩不低于60分的学生中随机地抽取2人,恰有1人预赛成绩优良”为事件A,则P(A)=.(2)由题意知样本中的100名学生预赛成绩的平均值为=10×0.1+30×0.2+50×0.3+70×0.25+90×0.15=53,则μ=53,由σ2=361,得σ=19,所以P(Z>72)=P(Z>μ+σ)=(1-P(μ-σ≤Z≤μ+σ))≈0.15865,所以,估计该市参加预赛的全体学生中,成绩高于72分的人数为20000×0.15865=3173,即全市参赛学生中预赛成绩高于72分的人数为3173.(3)以随机变量ξ表示甲答对的题数,则ξ~B(n,0.75),且E(ξ)=0.75n,记甲答完n题所加的分数为随机变量X,则X=2ξ,所以E(X)=2E(ξ)=1.5n,依题意为了获取答n道题的资格,甲需要“花”掉的分数为0.2×(1+2+3+…+n)=0.1(n2+n),设甲答完n题后的复赛成绩的期望值为f(n),则f(n)=100-0.1(n2+n)+1.5n=-0.1(n-7)2+104.9,由于n∈N*,所以当n=7时,f(n)取最大值104.9.即当他的答题数量n=7时,他的复赛成绩的期望值最大.
