本题导读

本题考查概率统计的综合应用。第一问是基础的古典概型计算;第二问要求构建随机变量的分布列,关键在于准确识别试验结束的触发条件(2件次品或3件正品),并由此确定检测次数的取值范围及其对应的概率。

📌【题干】

Question

(2015年安徽卷(理)) 已知 2 件次品和 3 件正品放在一起,现需要通过检测将其区分,每次随机检测一件产品,检测后不放回,直到检测出 2 件次品或者检测出 3 件正品时检测结束.

(1) 求第一次检测出的是次品且第二次检测出的是正品的概率;

(2) 已知每检测一件产品需要费用 100 元,设 表示直到检测结束时所需要的检测费用(单位:元),求 的分布列和均值(数学期望).

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第一问(条件概率/乘法路径):
    • 总共有 5 件产品(2次3正)。
    • 计算“次-正”序列的概率,即 。
  2. 第二问(分布列与期望):
    • 确定 的取值:最快 2 次结束(连抽 2 次品),费用 200;最慢 4 次结束(抽完第 4 件时必能满足其中一个结束条件),费用 400。
    • 计算各概率:
      • :前两次均为次品。
      • :第三次结束。包括“次-正-次”或“正-次-次”或连抽“3正”。
      • :第四次结束。通常利用 简化计算。
    • 列分布列并算期望:利用 计算。

✅【答案】

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故 的均值为 350

✍【详细解析】

Abstract

(1) 求“次-正”序列的概率 记“第一次检测出的是次品且第二次检测出的是正品”为事件 。 由分步计数原理或排列组合公式得: 。


(2) 求 的分布列和期望 由题意,每件费用 100 元。检测次数最少为 2 次,最多为 4 次。 所以 的可能取值为:。

1. 计算 : 表示前两次检测出的都是次品,试验结束。 。

2. 计算 : 表示第三次检测后结束。分两种情况: ① 前两次抽到 1 次 1 正,第三次抽到次品(凑够 2 次品):; ② 前三次抽到的都是正品(凑够 3 正品):。 所以 。

3. 计算 : 。

4. 列分布列:

200300400

5. 计算期望 : (元)。

故 的均值为 350。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 边界判定:本面试验为什么不会持续 5 次?因为只有 2 件次品,若抽到 4 次还没抽完 3 件正品,则手中必已拿到了 2 件次品,试验必然在第 4 次或之前结束。
  2. 排列与组合的统一:在计算概率时,分母选 则分子也必须用 (考虑顺序),分母选 则分子也用 (不计顺序,通常用于一次取多件),本题属逐个取出,用排列更直观。
  3. 避坑指南:计算 时,注意“凑够次品”的情况必须是:前两次中有一个次品,第三次必须是次品。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 方法拓展: 也可以直接设检测次数为 ,求出 ,则 。
  • 变式思考: 若改为“放回检测”,随机变量 的期望会变大还是变小? (提示:放回会使得凑够特定数量的过程变长,期望会显著增大。)

🔗【关联脉络】

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