本题导读

本题考查古典概型与分步计数原理。核心在于枚举法 (列出所有符合条件的取球序列)、分布列法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2020年浙江卷)16. 盒子里有 4 个球,其中 1 个红球,1 个绿球,2 个黄球,从盒中随机取球,每次取 1 个,不放回,直到取出红球为止。设此过程中取到黄球的个数为 ,则 ________; ________。

🔍【思路分析】

破题导航

1. 明确终止条件: 一旦抽到红球,实验立即停止。 可能的抽球次数为 1, 2, 3, 4 次。

2. 第一空:分析 的情况 表示在抽到红球之前,一个黄球都没抽到。 符合要求的取法序列:

  • (红) —— 概率

  • (绿,红) —— 概率 将两者相加即得 。

3. 第二空:计算期望 需要先找到 的所有可能取值及其概率。 表示抽到的黄球个数,由于共有 2 个黄球,故 。

  • 已求出。
  • 表示抽到红球前,两个黄球都抽到了。序列:(黄, 黄, 红) 或 (绿, 黄, 黄, 红) 等。
  • 利用 简化计算。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

【答案】 ;

【解析过程】

  1. 第一空:计算
  • 序列1 (第1次即红):

  • 序列2 (第1次绿,第2次红):

  • 。

  1. 第二空:计算分布列与期望
  • 计算 : 表示红球出现在两个黄球之后。 这里有个技巧:在红球与两个黄球的相对位置中,红球出现在最后的概率。 由于红球与两个黄球是平权的,红球在第1, 2, 3位出现的概率均等。 若只看这三个球,红球在最后(即黄、黄之后)的概率是 。 (含绿球的影响不改变红球与黄球的相对先后顺序期望)。 也可以枚举:(黄, 黄, 红), (绿, 黄, 黄, 红), (黄, 绿, 黄, 红), (黄, 黄, 绿, 红)。 计算得 。
  • 计算 : 。
  • 求期望: 。

故答案为:;。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 对称性思想: 这是一个非常高级的技巧。在不放回抽样中,如果不考虑绿球,红球和两个黄球出现的先后顺序概率是均等的。红球排在 0 个黄球前、1 个黄球后、2 个黄球后的概率都是 。
  • 枚举细节: 如果不使用对称性,枚举时一定要注意绿球的位置。例如 包含 (黄, 红), (绿, 黄, 红), (黄, 绿, 红) 等多种情况。
  • 期望的直观理解: 盒子里有 2 个黄球,红球把它们分成了均等的部分,平均而言红球会出在正中间,所以期望抽到 1 个黄球。

📖【试题探源与推广】

Tip

若盒中有 个 A 类球, 个 B 类球,不放回抽样直到取到 B 为止,取到的 A 类球个数 服从离散型均匀分布: 本题中黄球 ,红球 个。绿球不影响黄红的相对顺序。 故 。 这种对称性思想在处理选择填空压轴题时能快速求解。

快速求解: 绿球是干扰项。红球与 2 个黄球共有 3 个位置。红球在前、中、后的概率各为 。对应黄球个数 0, 1, 2。期望为 。

🔗【关联脉络】

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