本题导读

本题是一道统计与概率交汇的综合解答题。前两问考查频率分布直方图的识读与频数计算,核心在于理解直方图纵轴及面积的几何意义;第三问将频率视作概率,考查独立重复试验中二项分布模型的建立与对立事件的应用。

📌【题干】

Question

(2009年广东卷(理)) 根据空气质量指数 API(为整数)的不同,可将空气质量分级如下表:对某城市一年(365 天)的空气质量进行监测,获得 API 数据按照区间 , , , , , 进行分组,得到频率分布直方图如图.

API
级别IIIV
状况优良轻微污染轻度污染中度污染中重度污染重度污染

(1) 求直方图中 的值;

(2) 计算一年中空气质量分别为良和轻微污染的天数;

(3) 求该城市某一周至少有 2 天的空气质量为良或轻微污染的概率. (结果用分数表示. 已知 )

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第(1)问:各组矩形的组距均为 50,利用各组频率之和等于 1(即各组高度之和等于 )构造关于 的方程求解。

  2. 第(2)问:根据直方图对应区间的高度,结合公式 分别计算。

  3. 第(3)问:先求出一天空气质量为良或轻微污染的概率 ,再将一周 7 天视作 7 次独立重复试验。由于“至少 2 天”的情况较多,考虑从对立事件(即 0 天或 1 天)切入求解。

✅【答案】

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(1)直方图各组组距均为50,所以各组频率之和为1.除高度为𝑥的一组外,其余五组的频率之和为50(3

✍【详细解析】

Abstract

(1) 由频率分布直方图的性质可知,各组矩形的面积之和等于 1。 各组矩形的组距均为 50,因此各组高度之和等于 。 由题意得: 利用已知条件化简得: 所以 .

(2) 一年中空气质量为“良”的监测数据在区间 内,其对应矩形的高度为 。 故其天数为:(天)。 一年中空气质量为“轻微污染”的监测数据在区间 内,其对应矩形的高度为 。 故其天数为:(天)。

(3) 由(2)可知,一年 365 天中空气质量为良或轻微污染的天数共有 天。 则任选一天,空气质量为良或轻微污染的概率为 . 设某一周 7 天中空气质量为良或轻微污染的天数为 ,则 。 该周至少有 2 天空气质量为良或轻微污染的对立事件为 或 。 因此,所求概率为: .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:频率分布直方图高度与频率的关系、二项分布及对立事件概率计算。

  2. 核心方法:直方图面积法、独立重复试验的对立转化思想。

  3. 避坑指南:切记直方图的纵坐标为 ,在求频率或天数时必须乘以组距 50,不可直接将高度当作频率计算。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题源于教材中关于环境数据统计分析的实际应用案例,将现实中的 API 指数与概率模型相结合,是典型的高考应用型问题。

  2. 结论推广:在直方图中,若已知样本容量为 ,某两相邻区间的矩形高度分别为 ,组距为 ,则这两区间包含的样本总频数为 。

🔗【关联脉络】

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