本题导读

本题考查古典概型。核心在于组合分析法、间接法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2013年天津卷(理)) 一个盒子里面装有 7 张卡片,其中红色卡片 4 张,编号分别为 1, 2, 3, 4;白色卡片 3 张,编号分别为 2, 3, 4.从盒子中任取 4 张卡片(假设取到任何一张卡片的可能性相同).

(1)求取出的 4 张卡片中,含有编号为 3 的卡片的概率;

(2)设取出的 4 张卡片中,红色卡片编号的最大值为 ,求随机变量 的分布列和数学期望.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第一问(古典概型):
    • 样本空间:从 7 张中任取 4 张,总数为 。
    • 目标事件:编号为 3 的卡片共有 2 张(红3和白3)。
    • 法一(直接法):含 1 张编号为 3 的卡片 + 含 2 张编号为 3 的卡片。
    • 法二(间接法):。不含 3 的卡片有 张。
  2. 第二问(分布列与期望):
    • 确定 的取值:红色卡片编号有 1, 2, 3, 4。由于要从中取出 4 张卡片,即使 4 张全取白色也只有 3 张,因此必然包含红色卡片。 的取值范围是 。
    • 计算概率 :最大值为 ,意味着编号为 的红色卡片必选,编号大于 的红色卡片必不选,剩余卡片从编号小于 的红色卡片及所有白色卡片中任选。
    • 计算期望:利用公式 。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

(Ⅰ)解: 从 7 张卡片中任取 4 张,所有可能的情况共有 种。 不含编号为 3 的卡片的情况有 种。 含有编号为 3 的卡片的概率 。

(Ⅱ)解: 随机变量 的可能取值为 1, 2, 3, 4。

  • :红色卡片最大编号为 1,即选了红1,且不能选红2, 红3, 红4。剩余 3 张只能从 3 张白色卡片中选。 ;
  • :红色卡片最大编号为 2,即选了红2,不选红3, 红4。剩余 3 张从红1和 3 张白色卡片(共 4 张)中选。 ;
  • :红色卡片最大编号为 3,即选了红3,不选红4。剩余 3 张从红1, 红2和 3 张白色卡片(共 5 张)中选。 ;
  • :红色卡片最大编号为 4,即必选红4。剩余 3 张从其余 6 张卡片中任选。 。

的分布列如下:

1234

数学期望 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:古典概型的组合计算;分层抽样下的最大值变量概率计算。

核心方法:“指定必选法”。在处理最大值 的问题时,核心逻辑是“ 必选,大于 的必不选,小于 的随意”。

避坑指南:第一问注意编号为 3 的卡片有两张(不同颜色),不要当成 1 张计算;第二问验证分布列概率之和是否为 1。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:超几何分布、期望的线性性质。

结论推广:若题目改为“红色卡片编号的最小值”,思路相同,只需反向限制。

方法推广:“指定必选法”。在处理最大值 的问题时,核心逻辑是“ 必选,大于 的必不选,小于 的随意”。

🔗【关联脉络】

Multi column