本题导读

本题考查分层抽样。核心在于分层抽样比例法、排列组合法 (C(n,m))的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2018年天津卷理)已知某单位甲、乙、丙三个部门的员工人数分别为 24,16,16.现采用分层抽样的方法从中抽取 7 人,进行睡眠时间的调查.

(1) 应从甲、乙、丙三个部门的员工中分别抽取多少人?

(2) 若抽出的 7 人中有 4 人睡眠不足,3 人睡眠充足,现从这 7 人中随机抽取 3 人做进一步的身体检查.

(i)用 表示抽取的 3 人中睡眠不足的员工人数,求随机变量 的分布列与数学期望;

(ii)设 为事件“抽取的 3 人中,既有睡眠充足的员工,也有睡眠不足的员工”,求事件 发生的概率.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第一问:分层抽样:
  • 计算总体总人数。
  • 计算每个部门人数占总体的比例。
  • 用比例乘以样本容量 7。
  1. 第二问 (i):分布列与期望:
  • 判断模型:从 7 人中抽 3 人,属于“不放回抽取”,且总体分为两类(不足、充足),符合超几何分布。
  • 取值范围: 可能取 。
  • 计算概率:使用组合数公式 计算每个点的概率。
  • 期望公式:。
  1. 第二问 (ii):事件 A 的概率:
  • 正面分类:既有充足也有不足,意味着 (1不足2充足)或 (2不足1充足)。
  • 对立事件法: 的对立事件是“全是睡眠不足”或“全是睡眠充足”。即 。

✅【答案】

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(1) 甲、乙、丙分别抽取 、、 人

(2)(i) ,,,,

(2)(ii)

✍【详细解析】

Abstract

解:(1) 三个部门的总人数为 。 抽样比为 。

  • 甲部门应抽取人数: 人;
  • 乙部门应抽取人数: 人;
  • 丙部门应抽取人数: 人。 所以,应从甲、乙、丙三个部门分别抽取 3 人,2 人,2 人。

(2)(i) 由题意可知,随机变量 的所有可能取值为 。 样本总数为 。 各取值的概率如下:

  • ;

  • ;

  • ;

  • 。

则 的分布列为:

0123

数学期望: 。

(ii) 方法一(正面分类): 事件 包含两种情况: 或 。 。

方法二(对立事件): 事件 的对立事件 为“全是睡眠不足”或“全是睡眠充足”,即 或 。 。 所以,事件 发生的概率为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 超几何分布识别:只要是“从有限个对象中抽取一部分,且对象分为两类”,就是超几何分布。其概率公式由组合数 构成。
  2. 期望的快捷计算:对于超几何分布 ,期望公式为 。本题中 ,可用于快速验算。
  3. 分布列检查:求完分布列后,务必检查各概率之和是否等于 1。

🚀 【下一步建议】 需要我继续录入 第 17 题(立体几何:线面关系与空间角) 的解析代码吗?

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:待补

  2. 结论推广:待补

  3. 方法推广:待补

🔗【关联脉络】

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