本题导读
本题考查利用样本频率估计总体概率,以及离散型随机变量分布列与数学期望的综合应用。核心在于利用数学期望的线性性质进行代数转化,从而优化多状态实际生活应用题的计算.
📌【题干】
Question
(2024年北京卷)某保险公司为了解该公司某种保险产品的索赔情况,从合同保险期限届满的保单中随机抽取 1000 份,记录并整理这些保单的索赔情况,获得数据如下表:
索赔次数 0 1 2 3 4 保单份数 800 100 60 30 10 假设:一份保单的保费为 万元;前三次索赔时,保险公司每次赔偿 万元;第四次索赔时,保险公司赔偿 万元. 假设不同保单的索赔次数相互独立.用频率估计概率.
(1)估计一份保单索赔次数不少于 2 的概率;
(2)一份保单的毛利润定义为这份保单的保费与赔偿总金额之差.
(i) 记 为一份保单的毛利润,估计 的数学期望 ;
(ii) 如果无索赔的保单的保费减少 ,有索赔的保单的保费增加 ,试比较这种情况下一份保单毛利润的数学期望估计值与 (i) 中 估计值的大小.(结论不要求证明)
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问(概率估算):求“索赔次数不少于 2”的概率。可将索赔次数为 2, 3, 4 的保单份数累加后除以总样本容量 1000;也可以利用对立事件法,用 1 减去索赔 0 次和 1 次的概率之和。
- 第二问 (i) (期望求解):因为“毛利润 = 保费 - 赔偿总金额”,若直接对毛利润 列分布列,其取值极易混淆符号。推荐引入中间变量 表示“赔偿总金额”,先求出 的分布列与期望 ,再利用期望的线性性质 求解。注意索赔 4 次的赔偿总金额为分段计费: 万元。
- 第二问 (ii) (期望对比决策):重新计算新保险定价规则下“保费的期望值”。由于理赔端的数据结构未变(即赔偿总金额期望 保持不变),只需比对新保费的期望与原保费 万元的大小关系,即可直接判定毛利润期望值的升降情况。
✅【答案】
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(1)
(2) (i) 万元
(2) (ii) 新情况下一份保单毛利润的数学期望更大
✍【详细解析】
Abstract
(1)第(1)问详解
(1)解:估计一份保单索赔次数不少于 2 的概率
方法一:直接累加法 设事件 为“随机抽取一份保单,其索赔次数不少于 2 次”。 由题意,样本保单总数为 份。 其中索赔次数不少于 2 的保单份数共有 份。 利用样本频率估计总体概率,可得:
方法二:对立事件法 设事件 为“随机抽取一份保单,其索赔次数不少于 2 次”,则其对立事件 为“索赔次数少于 2 次(即 0 次或 1 次)”。 根据对立事件概率公式: 所以,估计一份保单索赔次数不少于 2 的概率为 。
(2)(i) 解:记 为一份保单的毛利润,估计 的数学期望
设离散型随机变量 为一份保单中保险公司的赔偿总金额(单位:万元)。 根据题意, 的可能取值计算如下:
- 索赔 0 次:
- 索赔 1 次:
- 索赔 2 次:
- 索赔 3 次:
- 索赔 4 次(分段计费):
用样本频率作为概率,得到 的概率分布列如下表所示:
0 0.8 1.6 2.4 3.0 根据离散型随机变量数学期望公式,算出公司赔付金额的期望值 :
根据定义,保单毛利润 。 利用数学期望的线性运算法则 ,可得: 所以, 的数学期望估计值为 万元。
(ii) 试比较这种情况下一份保单毛利润的数学期望估计值与 (i) 中 估计值的大小
结论: 这种情况下一份保单毛利润的数学期望估计值 大于 (i) 中 的估计值。
💡 【证明过程详解(考场作答时无须书写本推导)】 由题意,一份保单无索赔(索赔0次)的概率为 ; 有索赔(至少索赔1次)的概率为 。 在新的精算定价规则下,保险公司能收取的预期保费金额(期望值)为: 设 为新规则下一份保单的毛利润。由于后端理赔数据没变,理赔金额期望依然是 万元。 则新毛利润的数学期望为: 因为 ,即 。故新期望值大于原期望值。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:古典概型的频率放缩估计、离散型分布列的列法、数学期望线性性质 。
- 核心方法:主元变量置换法(先算赔偿款期望,再反求利润期望)。
- 避坑指南:
- 分段理赔算错:题目中“前三次每次赔 0.8,第四次赔 0.6”,计算索赔 4 次的总额时,极易因思维惯性直接算成 万元。必须看清题干: 。
- 利润分布列的大容量计算:若直接设 的取值为利润(即 ),不仅由于带有负号导致符号极易在累加时出错,而且在做第二问 (ii) 时需要将分布列全部推倒重算。而通过分离出“理赔总额 ”作为不变量核心,可以实现两次保费变动下的快速无缝切算。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 本题源自教材选择性必修第三册《计数原理与概率统计》中“离散型随机变量的数字特征”章节的商业精算例题变式。
- 结论推广: 在各类“博弈生存利润分析”或“商家返利决策”的高考应用题模型中,保持“理赔端(或支出端)分布列不动”,仅对“定价端(或门票端)”进行结构性比例变动,是高考试卷为了拉开运算效率差距设计的标准题型。熟练掌握期望的代数线性组合特征,可免去 90% 重复列分布列的垃圾时间。
🔗【关联脉络】
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